Самодельная SSB КВ радиостанция 151 палаты.

Самодельная SSB КВ радиостанция 151 палаты.

Пост не типичен для этого ресурса, однако потенциально самый полезный из всего, что тут вообще есть. Возможно, даже культовый, хотя и предельно нишевый. Понимающий оценит, равнодушный пройдёт мимо.

О чём пойдёт речь.

Далее по тексту предвидится изобретательская деятельность по построению в некоторой степени инновационного SSB радиоканала. Упор делается на предельную простоту конструкции.

Такой SSB канал можно рассматривать как компактную радиостанцию для походов, аварийный любительский приёмопередатчик на всякий пожарный случай «не дай бог пригодится», сакральный артефакт секты ждунов Большого Песца, или просто полезное хобби, с выхлопом чуть больше, нежели футбол под пиво.

Добро пожаловать в DIY HAM-проект.

Замутить что-то почти военное своими руками - бесценно.
А за более чем скромный ценник - бесценно вдвойне.

Статус данного документа.

Как обычно, автор объясняет, почему он что-то делает именно так, и из каких соображений. Так что далее просто запредельно много букв и картинок, мужайтесь.

«Радио 151 палаты», оглавление.

• Глава 1. Теория инновационного SSB радиоканала.
  • §1.1 Решаемая проблема.
  • §1.2 Что должно получиться?
  • §1.3 Выбор диапазона.
    • §1.3.1 Опыт геологов и людей в погонах.
    • §1.3.2 Какой из любительских диапазонов подойдёт?
      • §1.3.2.1 Плюсы диапазона 80 метров.
      • §1.3.2.2 Минусы диапазона 80 метров.
  • §1.4 О модуляции. Есть два варианта.
  • §1.5 Чем мы будем руководствоваться.
  • §1.6 Не совсем обычная схема построения SSB тракта.
    • §1.6.1 Достоинства ППП с кварцевым фильтром на входе.
    • §1.6.2 Недостатки концепции.
    • §1.6.3 В чём суть инновации?
  • §1.7 Минимальное приборное оснащение.
  • §1.8 Предупреждение о номиналах деталей.


• Глава 2. Приёмная часть радиоканала.
  • §2.1 Смеситель.
    • §2.1.1 Критически о схемотехнике смесителя.
    • §2.1.2 Что можно настроить в смесителе?
  • §2.2 Кварцевый SSB фильтр.
    • §2.2.1 Построение QER фильтра.
    • §2.2.2 Выбор материала ферритовых колец.
      • §2.2.2.1 Если ферритовое кольцо низкоомное.
      • §2.2.2.2 Чем и как мотать обмотки трансформаторов?
      • §2.2.2.3 Трансформация сопротивлений.
    • §2.2.3 Уточнение сопротивления фильтра.
    • §2.2.4 Предварительное резюме.
    • §2.2.5 Выбор полосы пропускания фильтра.
    • §2.2.6 О подборе кварцев.
    • §2.2.7 Согласование смесителя с кварцевым фильтром.
  • §2.3 Предварительный усилитель низкой частоты.
    • §2.3.1 Выбор Операционного Усилителя (ОУ).
    • §2.3.2 Схемотехника предварительного УНЧ.
    • §2.3.3 АЧХ тракта с предусилителем.
  • §2.4 Фильтр Низкой Частоты (ФНЧ).
    • §2.4.1 Истинное предназначение ФНЧ.
  • §2.5 Первая печатная плата.
    • §2.5.1 Укладка диапазона перестройки гетеродина.
    • §2.5.2 Линеаризация шкалы подстройки частоты.
    • §2.5.3 Оценка чувствительности приёмника.
    • §2.5.4 Оценка динамического диапазона приёмника.
    • §2.5.5 Подавление мощной внеполосной помехи.
  • §2.6 Усилитель Низкой Частоты (УНЧ).
  • §2.7 О причинах отсутствия АРУ.


• Глава 3. Передающая часть SSB радиоканала.
  • §3.1 Спич-процессор.
    • §3.1.1 Обоснование необходимости речевого компрессора.
    • §3.1.2 О многообразии компрессоров речевого сигнала.
    • §3.1.3 компрессор речевого сигнала на чипе SSM2167.
    • §3.1.4 Критические замечания по компрессору.
    • §3.1.5 Исследование компрессора на SSM2167.
  • §3.2 Формирователь SSB сигнала.
    • §3.2.1 Общая схемотехника.
      • §3.2.1.1 Гетеродин DSB модулятора.
      • §3.2.1.2 Цепь балансировки DSB модулятора.
      • §3.2.1.3 Нагрузка DSB модулятора.
      • §3.2.1.4 Кварцевый фильтр.
    • §3.2.2 Вторая печатная плата.
    • §3.2.3 Настройка платы SSB формирователя.
    • §3.2.4 Контроль SSB формирователя RTL-SDR донглом.
    • §3.2.5 Спектральная чистота SSB сигнала.
    • §3.2.6 Подавление несущей.
  • §3.3 Линейный усилитель мощности.
    • §3.3.1 Выбор транзисторов для усилителя мощности.
    • §3.3.2 Усилитель мощности.
    • §3.3.3 Драйвер усилителя мощности.
    • §3.3.4 Антенный гармониковый фильтр.
      • §3.3.4.1 Выбор материала для индуктивностей фильтра.
      • §3.3.4.2 Расчёт фильтра гармоник.
    • §3.3.5 Антенный коммутатор приёмника.
    • §3.3.6 Третья печатная плата.
      • §3.3.6.1 Замечание о большом и толстом радиаторе.
      • §3.3.6.2 О правильном феррите для выходного трансформатора.
      • §3.3.6.3 Настройка выходного сопротивления передатчика.
      • §3.3.6.4 Оценка линейности усилителя мощности.
      • §3.3.6.5 Линейность усилителя мощности с фильтром.
    • §3.3.7 Потери в электронном коммутаторе антенны.
    • §3.3.8 Оценка достаточности выходной мощности.


• Глава 4. Блок логики и управления.
  • §4.1 Четвёртая печатная плата.


• Глава 5. Необязательные элементы радиостанции.
  • §5.1 Полезные индикаторы.
    • §5.1.1 Линейный точечный индикатор на LM3914N-1.
    • §5.1.2 Индикация тока антенны.
      • §5.1.2.1 Настройка датчика тока антенны.
      • §5.1.2.2 Как пользоваться индикатором тока антенны.
    • §5.1.3 Индикация напряжения аккумуляторов.
  • §5.2 Тангента радиостанции.
    • §5.2.1 Разговорная часть тангенты.
      • §5.2.1.1 Микрофон с высокой чувствительностью.
      • §5.2.1.2 Микрофон с низкой чувствительностью.
    • §5.2.2 Тональный генератор.
    • §5.2.3 Конструкция тангенты.


• Глава 6. Оформление радиостанции в железе.
  • §6.1 Сборка всех плат воедино.
  • §6.2 Фурнитура (резисторы, разъёмы, ручки...)


• Глава 7. Что за железяка получилась.
  • §7.1 Характеризация приёмного тракта.
    • §7.1.1 Реальная чувствительность приёмника.
    • §7.1.2 Выбег частоты гетеродина.
    • §7.1.3 Общее усиление приёмного тракта.
    • §7.1.4 Мощность по выходу УНЧ.
    • §7.1.5 Минимальное усиление приёмного тракта.
    • §7.1.6 Динамический диапазон без аттенюатора.
    • §7.1.7 Динамический диапазон с аттенюатором.
    • §7.1.8 Забитие сильным сигналом.
    • §7.1.9 Забитие по соседнему каналу.
    • §7.1.10 Просачивание сигнала гетеродина в антенну.
    • §7.1.11 Селективность приёмного тракта.
  • §7.2 Характеризация передающего тракта.
    • §7.2.1 Влияние напряжения питания на мощность.
    • §7.2.2 Работа речевого процессора.
  • §7.3 Основные характеристики радиостанции.
  • §7.4 Первые испытания радиостанции.
  • §7.5 Заключение.

Глава 1. Теория инновационного SSB радиоканала.

§1.1 Решаемая проблема.

Иногда возникает необходимость в организации связи на значительные расстояния (для определённости пусть будет вплоть до сотни км или около того), причём на сильно пересечённой местности. Холмы, горы, леса, реки...

Однако, инфраструктура сотовой связи в этой локации может отсутствовать.
Такое запросто встречается на большей части территории Страны.

Гражданские LPD и PMR радиостанции ближнего радиуса действия помочь не смогут. Если это не 50 км бескрайней равнины. Ровной, как стол.

Low Band весь военный, официально населению он не доступен.
Citizen's Band, возможно, чуть более в тему, но тоже не совсем то.
Про спутниковый телефон говорить не будем.

Остаются только КВ, либо SW (Short Wave) по-молодёжному.
А там своя техника, и свои методы связи.
Самое время их освоить.

Однако, приобрести что-то уже готовое вряд ли получится:

1. Радиолюбительского в Стране вообще ничего не производится.
   Скорее всего, по принципиальным соображениям, не просто так.
   Возможно, это хобби признано вредным, и потенциально опасным.

2. Всё импортное HAM-radio имеет негуманный ценник от $1000.
   Причём для аутдора подойдут всего три-четыре модели.

   Правда, есть вторичный рынок, и ещё Китай.
   То и другое начинается от $500. Тоже как-то не по-божески.

3. Вспомним и про военную аппаратуру.
   Которая списана \ украдена \ приблудилась.

   Советские раритеты из 70-ых годны лишь для музея.
   За современную аппаратуру просят совершенно неадекватную цену.
   Но КВ-шное сейчас редкость, всё в основном УКВ-шное и на Low Band.

4. Самодельные конструкции в виде наборов для сборки стоят почти как фирменный импорт, лишь только индусы радуют. Но исполнение такое, что только в шек поставить - для кочевой жизни оно малопригодно.

По всему видать, придётся проявлять смекалку.
И заниматься диайваем (DIY - Do It Yourself).
Что и на руку, потому как есть одна весьма интересная задумка.

§1.2 Что должно получиться по итогам диайвая?

Хотелось бы обрести девайс размером с добрый кулак, или около того. Достаточно миниатюрную, но прочную конструкцию, за которую любой обитатель «151 палаты» (это гуглится) душу бы отдал.

Давайте конструкцию так глумливо и назовём - «Радио 151 палаты».

Девайс должен уметь осуществлять коннектинг пипл километров на 100, работая в полевых, заведомо тяжёлых условиях. Потому для предельной простоты в обращении сотворим девайс одноканальным, на единственную фиксированную частоту.

У военных это зовётся беспоисковой бесподстроечной радиосвязью, и только так оно и работает. У гражданских тоже встречается - «Карат» в нескольких модификациях, «Недра-3», и т.п. рации для народного хозяйства.

Девайс по определению обязан быть экономичным в режиме приёма.
Потому синтезатора частоты в нём не будет, как и всяких цифровых шкал.

Свою задачу местный автор видит в составлении практического мануала, руководствуясь которым, радиолюбитель с минимальным набором приборов смог бы построить радиоканал за сущие копейки. Подразумевается, что радиолюбитель обладает необходимыми базовыми навыками.

В зарубеже есть движение «QRP Minimal Art Session», но оно касается в основном телеграфа. У нас пускай концепция будет сходная (без фанатизма, конечно), но для телефонного вида связи.

При конструировании такого чуда воспользуемся системным подходом.
Так что далее почти научное и обстоятельное исследование. Держитесь.

§1.3 Выбор диапазона.

§1.3.1 Опыт геологов и людей в погонах.

Если подсмотреть, как задача низовой тактической КВ связи решается военными, мы обнаружим: их зелёные кирпичи работают в диапазоне от 2-3 до 6-8 MHz.

Обратите внимание: ни о чём, кроме КВ, речи идти не может.
По уловиям задачи рельеф у нас сложный, про УКВ можно сразу забыть.

И чем частота ниже, тем лучше - это связано со способностью огибания препятствий электромагнитной волной. Потому геологи и прочие бродячие самураи используют частоты даже менее 2 MHz. Связь они держат так называемой «поверхностной» волной.

§1.3.1.1 Поверхностная волна.

В «военном» диапазоне 2-8 MHz даже с весьма малой мощностью (около одного Ватта) связь поверхностной волной возможна на 5-7 км при работе на штыревую антенну высотой около двух метров, и на 10-15 км при использовании укороченных антенн типа «наклонный луч».

§1.3.1.2 Пространственная волна.

Кроме поверхностной волны, бывает и «пространственная», с отражением её от нижних слоёв ионосферы. И это уже более интересно.

Достаточно послать электромагнитную волну вертикально вверх, антенной зенитного излучения NVIS (NearVertical Incidence Skywave propagation), и, если отражение от ионосферы случится, то разрешается мечтать о радиусе связи в пределах 150 км. Или близко к тому.

Для оценки возможности связи пространственной волной на определённой частоте имеется специальный ресурс), где можно наблюдать максимально возможную частоту ионосферного отражения в Вашей местности в данное конкретное время. Обратите внимание на цветную полоску с мегагерцами рядом с картой.

В наших широтах летом пространственной волной можно работать на 4-5 MHz днём, и 3 MHz ночью. Частота в этом интервале и будет оптимальной.

§1.3.1.3 Военная наука о связи.

Ежели не вникать в предложенный выше интерактив, который ещё надо научиться интерпретировать, то в предельно простом и наглядном виде та же мысль доступна всего-то в двух картинках.

Дальность связи поверхностной и пространственной волной, по данным работы Н.Д.Булатова «Исследование распространения радиоволн» (Труды ЦНИИИС СВ №7 1947 год), в зависимости от времени года и частоты:

Слева лето, справа зима.

В реальности любая полевая антенна на низкочастотных диапазонах из-за малой высоты подвеса по совместительству является антенной зенитного излучения, так что работает она и поверхностным, и пространственным лучом одновременно - разделить их не получится никак.

§1.3.2 Какой из любительских диапазонов лучше подойдёт?

При разглядывании брутальных картинок из 1947 года становится понятно, отчего вся радиосвязь в народном хозяйстве развивалась исключительно в районе 2 MHz. Даже с малоэффективными антеннами в этом всесезонном диапазоне расстояния порядка 30-50 км перекрываются круглосуточно.

Понятно, в условиях мирного времени и государства, обладающего всей полнотой карательных органов в исправно действующем состоянии, нельзя вот так взять и встать на любую частоту, какая из картинок следует. При анархии, конечно, другой разговор. Но тут и далее предполагается, что мы радиолюбители, соответствующий регламент свято чтим, и ни за что его не нарушим.

Исходя из знаний о частотах военной связи, а теперь из интерактива и картинок понимая, почему они именно такие, сразу смотрим на частототную раскладку наиболее подходящего 80-метрового любительского диапазона:

Идём на АлиЭкспресс для оценки, кварцы на какие именно частоты в пределах выбранного диапазона там доступны. И есть ли такие вообще. Потому как у нас уговор - для простоты ни с какими синтезаторами мы не связываемся, а пользуемся фиксированными частотами.

Номиналов кварцевых резонаторов на Али сыщется почти пять десятков, но в нашем случае выбор скуден: 3.579545 и 3.6864 MHz. На поднесущую цвета системы «NTSC-M» и тактовую частоту UART. Всё, других нет.

Такие резонаторы в большом количестве даже можно наковырять из убитой техники. Но и параметры у них будут заведомо не идентичные, так что проще и правильнее купить партию из 20 штук всего-то за один доллар (спойлер: берите сразу больше).

Не возбраняется посетить специализированный сайт, например, quartz1.com - там доступны и другие номиналы. Но долларом уже совершенно точно не отделаетесь, так что «АлиЭкспресс» - наше всё.

Пока же практический вывод: в широкой доступности есть кварцы на 80-метровый любительский диапазон, как на CW участок (телеграф), так и SSB (телефон). Буквально за копейки.

§1.3.2.1 Плюсы диапазона 80 метров.

Данный диапазон особо ценен возможностью связи без «мёртвых зон».
При использовании антенны зенитного излучения радиотени не возникает.

Что ещё интересно, частоты 3.579545 и 3.686400 MHz, для которых легко сыскать копеечные кварцевые резонаторы, удачно соседствуют с QRP участками. По идее, станции с большой мощностью, глуша собою всё, на этих частотах появляться не должны по этическим соображениям.

§1.3.2.2 Минусы диапазона 80 метров.

Маломощная радиостанция нуждается в эффективной антенне.
Эффективной антенной может быть только полноразмерная. Иначе никак.
Всякие разные варианты диполей в длину потянут на 40 метров.

Так же надо иметь ввиду, что в ночное время на диапазоне 80 метров открывается дальнее прохождение. Летом будут слышны грозовые разряды, случившиеся где-то за тысячи километров. На данном диапазоне таких атмосферных помех много (чем ниже частота, тем их больше).

§1.4 О модуляции. Есть два варианта.

Предлагаемый далее концепт позволяет реализовать связь телеграфом (CW) или телефоном (SSB) на практически одинаковом схемном решении для приёмника. Но построение передатчика будет разным, так что сразу следует определиться с видом модуляции, а как следствие, с частотой (см. картинку из регламента - телефоном разрешено работать во вполне оговоренных участках, а телеграфом везде. Но обычно телеграфом в телефонном участке не работают).

Дальнобойность радиолинии при фиксированной мощности обратно пропорциональна ширине излучаемого спектра. Поэтому, ориентируясь на мощность в районе Ватта или немногим больше (так называемый QRPP режим - с автономным питанием другой проблематичен), мы в выборе модуляции не вольны.

Хотите дальности - учите телеграф.
Однополосный телефон (SSB) столь же дальнобойным заведомо не будет.

Для интересующихся есть средство моделирования надёжности связи на местности в зависимости от диапазона, антенны, модуляции и мощности - voacap.com Некий хэлп там прилагается, правда, на нерусском языке. Но заинтригованный разберётся.

Далее рассматривается вариант SSB радиоканала, как наиболее сложный в реализации. Есть сомнения, что морзянку сегодня хоть кто-то знает, да ещё и умеет принимать её на слух.

Стало быть, закупаться имеет смысл кварцами на частоту 3.6864 MHz.

§1.5 Чем мы будем руководствоваться. Буквально тезисно.

1. Нетребовательность к радиолюбительской квалификации.

   1. Понимая, что лишь ничтожная часть радиолюбителей проектирует и собирает сложные конструкции, мы примкнём к большинству, которое ни о чём таком даже не помышляет.

      Для этого намеренно разобьём весь девайс на простейшие каскады, каждый из которых может быть растолкован и постигнут. А затем осмысленно собран, с полным пониманием, как он себя ведёт.

      Чтобы это случилось, по тексту даются подробные пояснения.

2. Соглашение о доступности радиокомпонентов.

   1. Будем ориентироваться на дешёвые комплектующие.
      Они же и самые распространённые.
      А потому и наиболее доступные.

      Более того, сознательно доведём ситуацию до абсурда.
      Возьмём для чистоты эксперимента самые дешёвые детали.
      Такой вот странный челендж.

3. Отказ от современных технологий.

   1. Договоримся пользоваться самыми допотопными технологиями.
      И исходить из наличия лишь простейших инструментов.

   2. Современная радиотехника базируется на SMD компонентах.
      Но это однозначно не радиолюбительская технология.
      Уж больно детальки мелкие.

      Поэтому наш девайс проектируется на ортодоксальных выводных деталях. Что не мешает Вам лично поступать иначе, если вдруг нестерпимо захочется нанотехнологий. Или есть возможность и желание с ними играться.

4. Предельно простые схемные решения.

   1. Сегодня радиочастотный тракт строится в основном на элементах цифровой техники, зачастую даже с микропроцессорной обработкой сигнала прямо на борту.

      Однако рядовой радиолюбитель подобное заведомо не осилит.
      Свой радиотракт мы будем базировать на аналоговой «классике».

   2. При проектировании любого каскада предпочтение отдаётся тому схемному решению, что работает «из коробки». Чтобы нечего было настраивать.

   3. Элементная база пускай служит той же цели. Стандартные решения на широко распространённых интегральных схемах - наш выбор.

   4. Вот тут спорный момент.

      Местный автор полагает, что не стоит экономить детали, собирая радиоканал по трансиверной схеме. Не столько уж много у нас тех деталей, и не такие они дорогие или дефицитные, чтобы усложнять себе жизнь элементами коммутации и неизбежными компромиссами.

      Обойдёмся без реверсивных трактов. Проще сделать передатчик и приёмник совершенно самостоятельными и отдельными, просто объединив их в один корпус.

Как Вы уже понимаете из озвученных выше хотелок, местный автор намеревается спроектировать и построить «народную» конструкцию, для воплощения которой в жизнь не нужно быть кандидатом в доктора.

Должно хватать радиолюбительской квалификации.
И простейшей элементной базы из прошлого века, теперь уже копеечной.
А в ряде случаев и вообще дармовой, детальки-то бросовые.

§1.6 Не совсем обычная схема построения SSB тракта.

Для приёма SSB требуется достаточно узкополосный приёмный тракт. По общим стандартам, для передачи голоса используется спектр от 300 до 2700 Hz (выше и ниже сигнал должен быть обрезан), так что ширина канала составляет 2400 Hz. Но можно и меньше.

Проще всего вырезать такой спектр с помощью кварцевого фильтра.
Он имеет хорошую крутизну скатов, если кварцев в нём достаточно.
Но кварцы-то копеечные, их мы можем пожертвовать любое количество.

Таким образом, антенна подключается прямо к кварцевому фильтру.
Так крайне редко кто поступает, это совершенно нетрадиционный подход.

В идеальном случае, когда никто не запрещает мечтать о затухании за полосой прозрачности 100 dB (вертикальная ось), хочется видеть такую амплитудно-частотную характеристику фильтра:

Кварцевый Band Pass фильтр полностью определяет избирательность всего девайса. Если на ось частоты условно поместить DSB сигнал, содержащий обе боковые полосы, то нижняя боковая полоса (LSB, принята в качестве рабочей на 80-метровом диапазоне) пропускается фильтром. Частоты верхней боковой полосы (USB) через кварцевый фильтр не проходят. Как и несущая, если она не подавлена, или подавлена плохо.

Следовательно, далее радиотракт работает с однополосным сигналом.
Никакие операции по подавлению зеркального канала уже не нужны.

Отфильтрованный радиочастотным кварцевым фильтром сигнал достаточно перенести на звуковые частоты силами очень простого схемного решения. Получается классический Гетеродинный Приёмник, он же Приёмник Прямого Преобразования (ППП, либо Direct-Conversion Receiver для гугления на нерусском языке), но лишённый всех его врожденных недостатков. О чём далее подробнее.

В передающей части «Радио 151 палаты» синтез SSB сигнала ведётся прямо на радиочастоте, так же с использованием кварцевого фильтра для подавления верхней боковой полосы и остатков несущей. Тот же приёмник, только каскады выстроены в обратной последовательности.

§1.6.0.1 На чём стоит заострить внимание.

Как показали комментарии к статье, не у всех возникло понимание, что красная кривая на рисунке выше реализована аппаратно, «в железе». Частоты отфильтрованного сигнала не могут быть изменены, ширина полосы пропускания узкая, и вмещает всего один однополосный сигнал.

Стало быть, тут возможен единственный фиксированный канал связи.
Но зато вырезан он из спектра радиочастот добротно.
По-супергетеродинному, ибо кварцевый фильтр у нас не хуже.

§1.6.1 Достоинства ППП с кварцевым фильтром на входе.

Какие дивиденды даёт кварцевый фильтр сразу после антенны?
Это важно понять, и проникнуться.

1. Больше не нужно на выходе смесителя городить громоздкие фильтры, дабы добиться высокой селективности по соседнему каналу. Достаточно лишь отфильтровать просочившийся сигнал гетеродина, чтобы он не забивал УНЧ.

   Обычно такие фильтры выполняются на ферритовых кольцах с высокой магнитной проницаемостью. Правда, значение начальной магнитной проницаемости, а с ней и индуктивность, есть сильная функция от температуры, и в диапазоне от минус двадцати до плюс сорока меняется раза в полтора. А это много.

   О сохранении характеристик НЧ фильтров в таких условиях говорить не приходится. Радиолюбители это интуитивно понимают, и пытаются строить фильтры на странных вещах - согласующих трансформаторах от приёмников из 70-ых, магнитных головках от кассетных магнитофонов...

   Нам такие капризные фильтры вообще не нужны. Спектр шириной 2400 Hz переносится в слышимую область, а вокруг никаких помех нет - они хорошо отфильтрованы иным способом прямо на входе девайса.

2. Традиционный ППП, по аналогии с супергетеродином, имеет зеркальный канал приёма. С ним принято или мириться (но там идёт инверсия спектра, что при наложении на рабочий канал просто выносит мозг), или подавлять его фазокомпенсационными методами. Если Вы хоть раз пробовали этим всерьёз заняться, впредь станете избегать такого неблагодарного занятия. Оно лишь для познавших Дао. То есть не для всех.

   Предлагаемый местным автором вариант исключает из рассмотрения побочный (паразитный) канал приёма, он отсутствует. Так что и бороться не с чем.

3. Удивительно, но не потребуется и качественный преселектор, как правило, выполненный на высокодобротных контурах, а потому, вследствие законов физики, не умеющий быть компактным.

   Главная цель преселектора в ППП - не дать проникнуть на вход смесителя сигналам, кратным частоте гетеродина. ППП очень любит, и прекрасно умеет принимать на гармониках гетеродина, вплоть до пятой или даже более высокой. Однако, кварцевый фильтр на входе такие сигналы не пропустит.

   Более важная цель преселектора - абстрагироваться от внеполосных вещательных станций, обычно мощных, и приводящих к прямому детектированию. Кварцевый радиочастотный фильтр справляется и с этим.

   То есть преселектор мы даже не станем делать.
   И, не поверите, у нас вообще не будет ни одного резонансного контура.

4. Ну и самое главное.

   При конструировании более-менее профессиональной связной техники изо всех сил стараются до блока основной селекции устанавливать как можно меньше нелинейных элементов. Именно поэтому в ППП смеситель сегодня строят преимущественно на мощных (то есть линейных) ключаx.

   Помещая основной компонент селекции прямо на входе приёмника, мы тем самым избавляем себя от завышенных требований к смесителю, который отныне имеет право быть простым и экономичным по питанию.

5. Мало где об этом говорится, но у ППП есть баг уровня фичи.

   Сигнал гетеродина, по частоте впритирку с прослушиваемой станцией, просачивается в антенну, и принимается в радиусе пары километров.

   Если вблизи есть другие радиолюбители, для них это досадная помеха в виде несущей, ползающей по диапазону. За такое в не очень толерантных странах могут и дизайн лица кардинально обновить.

   Не забываем и про возможность мультипликативных помех.

   Однако, если между смесителем (откуда просачивается сигнал гетеродина) и антенной стоит узкополосный кварцевый фильтр, причём сигнал гетеродина находится вне полосы пропускания фильтра (на скате, если точнее), наружу он так просто не пройдёт. Затухание в худшем случае составит 25 db, а обычно 35-40 db. Так что и тут от кварцевого фильтра на входе девайса мы получаем гешефт, и заметный.

6. Хочется отметить простоту схемы.

   В отличие от классических трансиверов с несколькими гетеродинами и минимум двумя преобразованиями как в приёмном тракте, так и передающем, в данном случае преобразование всего одно.

   Как следствие, в тракте вообще отсутствуют какие бы то ни было контура, требующие экранирования и настройки в резонанс.

§1.6.2 Недостатки концепции.

За все перечисленные выше ништяки неизбежно последует расплата:

1. Радиоканал получится лишь на фиксированную частоту.

   Но об этом мы уже договорились ещё при постановке задачи.
   Именно это нам и нужно. Беспоисковая бесподстроечная связь.

2. Кварцевый фильтр прямо за антенной имеет затухание до 2 db.
   Чувствительность приёмного тракта выдающейся не получится.
   Что не является проблемой на низкочастотных диапазонах, но всё же.

§1.6.3 В чём суть инновации?

Ничего нового в гетеродинном приёме местный автор не открыл. Сама тема в Стране очень неспешно начиналась с книжек В.Т. Полякова, увидевших свет ещё в начале 80-ых, наиболее уместная для цитирования из которых так и называется - «Гетеродинный приём». Непременно с ней ознакомьтесь.

Правда, схемотехника прямого преобразования из-за плохой совместимости с SSB сразу же подалась в сторону фазового метода формирования и приёма однополосного сигнала, да так там навсегда и осталась.

Насколько местный автор знает, нет ни единой практической конструкции SSB трансивера прямого преобразования на базе классического способа селекции кварцевыми фильтрами.

Возможно, просто потому, что связь на единственной фиксированной частоте мало кому нужна. Хотя что-то подобное встречается в виде модемов для цифровых видов связи, но для полноценного SSB радиоканала концепция не применялась ни разу. Обсуждалась, но дальше слов дело не заходило.

Может, разве что у военных есть шанс встретить нечто похожее.
Но они свои схемы не публикуют, и что втихушку творят, неведомо.

А вот в метрологии есть пример использования кварцевого фильтра прямо на входе приёмника эталонной частоты 66666 Hz. Хорошее решение.

Так как всё когда-то бывает в первый раз, да и просто потому, что кому-то надо наконец это сделать, не откажем себе в удовольствии построить SSB радиоканал с радиочастотным кварцевым фильтром в приёмнике, и синтезом SSB сигнала прямо на радиочастоте в передающей части. И всё это силами кучки кварцев ценой в доллар.

Несмотря на вопиющее святотатство, характеристики радиостанции обещают получиться неплохими. Почему так, расписано в предыдущих параграфах.

§1.7 Минимальное приборное оснащение.

Потребуются осциллограф и генератор сигналов на частоты радиоканала.

От генератора хочется высокой верности установки частоты и амплитуды сигнала. Шикарно, если генератор цифровой - частота в нём задаётся с точностью до Герца, а амплитуда до mV. Желателен режим «Sweep».

Если генератор не умеет выдавать микровольты, для характеризации радиоканала потребуется аттенюатор на 60-80 dB. Хотя при постройке радиоканала и его настройке вполне можно без аттенюатора обойтись.

Осциллограф может быть невысокого класса.
Ему достаточно уметь показывать синусоиду на частоте 4 MHz.

Только замерьте чувствительность осциллографа на частоте радиоканала для всевозможных положений его входного делителя. Чем старше прибор, тем произвольнее его калибровка для разных позиций этого переключателя.

§1.8 Предупреждение о номиналах деталей.

Все пассивные компоненты имеют номиналы, оговоренные номинальными рядами E3/6/12/24/48/96/192.

Для резисторов обычно используется номинальный ряд E24 (допуск ±5%), для конденсаторов E12 (допуск ±10%). Указанной точности совершенно достаточно.

Однако в пределах данной публикации, там, где это критично, на схемах указаны реальные номиналы пассивных компонентов. Вот прямо измеренные прибором. А не те, что на них обозначены маркировкой. Потому номиналы на схемах имеют право не совпадать со стандартизованными значениями.

Посему, если видите на схеме странную величину ёмкости конденсатора, берите ближайший стандартный номинал в ряду E12. Но при этом понимайте, что в авторском варианте стоит в точности то, что указано на схеме.

Глава 2. Приёмная часть радиоканала.

Поскольку мы с самого начала пляшем от кварцев, перед тем, как начать что-то на них проектировать, стоит знать некоторые занудные вещи, дабы их учесть. Иначе ничего не получится.

Те, кто не уважил ссылку про гетеродинный приём, должны посмотреть на спектр сигнала с картинки:

Нижняя боковая полоса, с которой мы намереваемся работать, на зелёном фоне. Верхняя не рабочая, от неё абстрагируемся. Несущей промеж ними нет, но именно там мы обязаны поставить опорник, стабилизированный кварцем.

Самое смешное, что точно на таких же кварцах придётся делать фильтр на частоты нижней боковой полосы (зелёный прямоугольник). Причём частота, промаркированная на корпусе кварцев, находится вовсе не в центральной части зелёной области, а в районе её левого края (такова особенность построения кварцевого фильтра, о чем далее подробно).

И вот тут у нас есть небольшое противоречие.

Кварцы на вполне конкретную частоту надо как-то заставить работать на совершенно разных частотах, и дальше всего от номинала придётся утащить гетеродинный кварц.

Только от него зависит, какую именно полосу пропускания возможно получить на основе кварцев этой партии. Нет никакого смысла в широкополосном кварцевом фильтре, если гетеродин не удастся увести выше этой полосы по частоте.

Известно, что увод частоты «вверх» обычно весьма небольшой.
Вот это и беспокоит.

Потому и начнём со смесителя, а уж потом вернёмся к кварцевому фильтру с позиций того, что у нас получилось.

§2.1 Смеситель.

Вариантов построения смесителя много, но из-за специфики девайса сгодится лишь самый простой и компактный, без намоточных деталей и кучи «рассыпухи».

Каскад в интегральном исполнении, совмещённый с гетеродином, представляется удачным выбором. Но только такой, в котором нет никаких контурных катушек, или чего-то подобного - «микрофонный эффект» походному приёмнику совершенно ни к чему.

Заведомо хорошо будет работать ячейка Гильберта.
Есть всего два альтернативных варианта её реализации на микросхемах.

Неплох чип UL1042, или содранный с него отечественный аналог К174ПС1. Сам по себе он не особо интересен, но если дополнить его парочкой транзисторов, организовав так называемое «токовое зеркало», то усиление смесителя достигнет 45-49 db. А это фактически половина всего усиления тракта, которое требуется получить (около 100 db). Заманчиво, верно?

Но обращает на себя внимание нетрадиционное включение К174ПС1 во всех серьёзных практических конструкциях - сигнальные и гетеродинные цепи как бы перепутаны местами по сравнению с даташитом. Авторы конструкций оговаривают, что это сделано не от хорошей жизни, а для достижения большего динамического диапазона, который у чипа изначально невелик, и явно недостаточен.

Так же надо понимать, что гетеродин тут получается мультивибраторного типа, в котором кварц обычно возбуждается на частоте последовательного резонанса. Есть большие сомнения, что его вообще удастся увести на несколько килогерц выше по частоте. И тогда придётся городить отдельный гетеродин на рассыпухе, чего бы не хотелось.

Хотя у местного автора имеется с полсотни корпусов К174ПС1, всё-таки не будет хорошей идеей пользоваться этим решением. Хотя оно так и напрашивается.

У «советского раритета» есть современный аналог, зовётся NE602 и NE612 (ширпотреб, чипы работают лишь при положительных температурах), или SA602 и SA612 для индустриального применения. Вторые стоят порядка 70 центов за корпус. Столько же, как и «раритет». Это воистину вездесущие чипы, сегодня на них делается буквально всё.

К сожалению, в отличие от К174ПС1, технология «открытого коллектора» тут уже не применяется, так что фишка токового зеркала не доступна, и большого усиления от каскада тоже не добиться. По даташиту оно ожидается в районе 17 db. Но зато гетеродин чипа по схеме Колпитца подходит идеально - в нём кварц работает на частоте параллельного резонанса, что для нас лучше.

Динамический диапазон SA612 порядка 80 dB, несколько больше, чем у «советского раритета», но и не бог весть что, скажем прямо. Коэффициент шума вполне приемлем, а сам смеситель прекрасно сбалансирован до напряжений на входе порядка 15 mV. То есть проблем с просачиванием сигнала гетеродина за пределы смесителя быть не должно.

Даташит SA612AN на русском языке и лот на АлиЭкспрессе:

В целом SA612 для любительской конструкции вполне годная, да и схема получается простейшая. Пусть она будет балансной как по входу, так и по выходу, максимально реализуя возможности чипа:

Конденсаторы на обоих выходах смесителя заземляют на массу сигнал гетеродина, ежели он вдруг как-то просочится наружу. И немного срезают высокие частоты.

Даташитом оговаривается питание микросхемы от 6 Вольт, так что не жалеем пяти центов, и даруем чипу персональный стабилизатор питающего напряжения на 78L06. Он же выполняет функцию развязки по питанию, чем в конструкциях с большим усилением пренебрегать явно не стоит.

Безусловно, наш гетеродин вовсе не обязан попадать в килогерцовую сетку частот, поэтому необходимо предусмотреть функцию RIT — «расстройка частоты по приему». Лучше расстройку делать электронной, варикапом.

Может показаться странным вместо варикапа электронной настройки видеть диод. Но заурядный силовой выпрямительный диод более распространён, и неплохо работает варикапом. Так, у диодов 1N4001-1N4007 при обратном смещении от 1 до 6 Вольт ёмкость меняется от 12 до 7 пФ, чего достаточно.

Данная схема была отмакетирована, и оказалось, что любой кварц из партии не позволяет увести частоту гетеродина даже на 2 kHz выше паспортной частоты резонатора, так что пришлось включить целых три кварца параллельно. Это концепция Super VXO, предложена двумя японскими радиолюбителями в 1980 году, и в оригинале подразумевала лишь пару кварцев в параллель.

Но где два, там и три. Добавление четвёртого кварца (их же у нас много, и нам их совершенно не жаль) не позволило заметно сместить частоту ещё дальше. Волшебство имеет свои пределы, и заканчивается на трёх штуках.

Естественно, сразу же хочется сравнить резонаторы в малогабаритном корпусе HC-49S с полноразмерными, в корпусе HC-49U. Это делалось - вместо трёх параллельно соединённых HC-49S ставился всего один HC-49U на эту же частоту, и в результате гетеродин перестраивался примерно в тех же пределах. Второй кварц HC-49U в параллель к первому уведёт гетеродин ещё выше по частоте.

Вывод: хотя кварцы с АлиЭкспресса на 3.6864 MHz легко добываются и стоят копейки, они не так хороши, как обычно используемые в кварцевых фильтрах. Но их всё-таки можно «увести» вплоть до частоты 3.6885 MHz посредством схемы Super VXO. Больше не получается, ёмкость «уводящего» конденсатора становится слишком маленькой, и гетеродин может перестать возбуждаться.

§2.1.1 Критически о схемотехнике смесителя.

Опытные конструкторы, конечно же, скажут, что SA612 в первом смесителе в таком включении не применяется, а используется совместно с внешним гетеродином, желательно выполненном полностью на SMD компонентах для жёсткости конструкции и минимизации излучения. Ибо чип шумноват.

Более того, микросхема изначально проектировалась для совсем другого диапазона и применения. Радиолюбители ею пользуются лишь потому, что им надоело паять смесители на диодах и ферритовых кольцах, но ничего иного столь же простого в доступности тупо нет. Не считая «цифру».

Местный автор всё это прекрасно понимает, но допускает работу чипа на шумном низкочастотном диапазоне 80 м. Потому как слабое шипение тракта на полном усилении не идёт ни в какое сравнение с тем, что происходит при втыкании в антенный разъём даже нескольких метров провода.

§2.1.2 Что можно настроить в смесителе?

Видимо, только соотношение емкостей конденсаторов, подключённых к ножкам 6 и 7 чипа, и их номиналы. Указанные на схеме подобраны так, чтобы была возможность утащить кварцы гетеродина как можно выше по частоте. Но не факт, что амплитуда сигнала гетеродина при этом оптимальна с точки зрения шумовых свойств смесителя.

У местного автора напрочь отсутствует приборное оснащение, позволяющее ставить эксперименты в таком направлении.

Хрестоматийные ёмкости в генераторе на базе топологии SA612 таковы:

И положено им быть в точности 51 и 270 пФ в соответствии с формулами:

§2.2 Кварцевый SSB фильтр.

Любой, кто хотя бы в ознакомительных целях исследовал мир многозвенных кварцевых фильтров, сейчас же закричит, что это запретная тема, в которую вхожи разве что познавшие сатори. Собрать грамотный и качественный фильтр без сложных и дорогих приборов невозможно. Да и то его надо перед этим считать специальным софтом.

Это почти так.

К счастью, есть малоизвестная разновидность кварцевых фильтров под непереводимым названием Quasi Equi Ripple (QER). Этот вариант буквально зачаровывает тем, что в нём используются кварцы на одну частоту (обычно даже без всякого подбора, просто из одной партии, прямо как у нас), а так же конденсаторы лишь одного номинала. Вот как страшно это выглядит:

Синхронно варьируя ёмкость сразу всех конденсаторов Ck, добиваются нужной полосы пропускания кварцевого фильтра. Изменяя число звеньев фильтра, получают необходимую крутизну ската. Останется только «на глаз» согласовать фильтр по входу и выходу со смежными каскадами тракта, и цель достигнута.

Если подобные изыскания проделать один раз, подобрав эмпирически номинал конденсаторов, то для точно таких же кварцев того же самого производителя аналогичный по характеристикам фильтр должен получаться автоматически.

§2.2.1 Построение QER фильтра.

Обсчёт QER фильтра сложен, хотя и возможен. Но для этого надо знать некоторые специфические параметры кварцевых резонаторов, которые без специализированных приборов не узнать никак, а производитель их зачастую вообще даже не указывает. Поэтому далее изложена личная методика местного автора, более эмпирическая, нежели научная. И она ни разу не догма.

Для начала собирается тестовая схема, дабы оценить, при каких именно емкостях Ck получается требуемая полоса пропускания фильтра.

На вход с генератора подаётся сигнал достаточной амплитуды, например, 100 mVpp (pp означает от пика до пика), на выход приходят несколько десятков миливольт (тоже от пика до пика), наблюдаемые на экране осциллографа. Двигаясь по частоте, оцениваем ширину пропускания макета фильтра. Которая зависит только от ёмкости конденсаторов Ck.

На неравномерность АЧХ внимание обращать не нужно - там будут просто дикие провалы из-за заведомо плохого согласования фильтра по входу и выходу. На входе последовательно с 50 Омами генератора включён взятый с потолка резистор в 1 kΩ, а на выходе в параллель с тем же «потолочным» килоомом подключён высокоомный вход осциллографа.

С китайскими кварцевыми фильтрами, отсылка к которым была выше, ширина полосы пропускания SSB фильтра в районе 2 kHz получается при емкостях конденсаторов порядка 7 пФ (их подбирают эмпирически, заменяя оба сразу). Ёмкость мала, и это автоматически означает, что сопротивление фильтра ожидается большим.

Оценить его можно лишь грубо, по формуле, заимствованной от лестничных фильтров. Местный автор не уверен, что формулу можно применить к QER фильтру. Вероятно, коэффициент в формуле не шибко адекватен.

Для кварцев на частоту 3.6864 MHz и емкостях Ck ~7 пФ сопротивление фильтра близко к 4 kΩ. Но импедансы антенного входа и смесителя, к которым фильтр подключен, даже близко не такие.

Стало быть, далее просто обязаны появиться согласующие элементы, в качестве которых для местного автора наиболее понятным образом работают трансформаторы на ферритовых кольцах. Их достаточно просто считать. Так что окончательно каскад начинает выглядеть вот так устрашающе:

Согласование антенного входа с кварцевым фильтром трансформатором импеданса удобно возможностью использования самых разнообразных антенн с любым волновым сопротивлением. Просто в качестве первичной обмотки мотается иное число витков.

Общее число кварцев в 8 штук выбрано исходя из крутизны скатов АЧХ. Местному автору этого показалось вполне достаточным. У вас может быть иное впечатление, и Вы вправе как добавлять звенья, так и изымать. Ширина полосы пропускания фильтра от этого почти не зависит. Только крутизна скатов. И так как кварцев у нас много, их можно не жалеть.

Два встречно-параллельных диода на входе фильтра поставлены для защиты от сигналов с большой амплитудой. Суммарная ёмкость этих диодов на малом сигнале около 1 пФ, что на фильтр не влияет. По идее, такие же диоды надо бы употребить и на выходе фильтра, из соображений симметрии.

Теперь, дабы убедиться, что от фильтра действительно можно добиться плоской вершины в полосе пропускания (это крайне важно), необходимо согласовать фильтр с измерительными приборами. И посмотреть, что получится.

Но сперва придётся определиться с параметрами ферритового кольца.

§2.2.2 Выбор материала ферритовых колец.

Трансформаторы импеданса есть иное воплощение ШПТЛ, и на низких частотах лучше применять ферритовые кольца с магнитной проницаемостью от пяти сотен и выше.

Идеально подошли бы амидоновские кольца FT37-77, но их не сыскать.
Из более-менее доступного можно назвать FT37-43.

Осталось лишь пройти квест по добыче указанных колечек :)
Скорее всего, путь будет тернист.
Особенно в провинции.

Однако, в радиомагазинах Страны сыщутся кольца типоразмера К10*6*4.5 на феррите марки М2000НМ ещё советских времён. По ГОСТу в обозначении фигурируют внешний и внутренний диаметр, а также толщина кольца (всё в мм). Стоит центов 10, и дефицитом точно не является.

Это не самый лучший вариант, но зато самый доставабельный.

Колец потребуется всего четыре штуки.

§2.2.2.1 Если ферритовое кольцо низкоомное.

Пользователи импортных ферритовых колец с подобным не сталкиваются, так как в фирменной продукции всё продумано и предусмотрено. Так, грани ферритового кольца обязательно скругляются, а само кольцо полностью покрыто лаком. Напряжение пробоя не менее 500 Вольт.

Имея дело с отечественными ферритовыми изделиями, будьте готовы к их топорности. Защитное лаковое покрытие отсутствует даже в планах, а грани ферритовых колец при намотке проволоки внатяжку обязательно поранят её изоляцию. Потому как в сечении русской версии ферритового кольца прямоугольник, углы ни разу не скруглены.

Если феррит имеет малое электрическое сопротивление (можно потыкать в колечко щупами омметра на пределе, умеющем мерить килоомы), то он способен закоротить собой витки провода, изоляция которых поранена об острые грани ферритового кольца.

В таком случае перед намоткой катушки обязателен слой фторопластовой ленты, целиком покрывающий всю поверхность ферритового кольца. Может быть, и два слоя не будут лишними.

При отсутствии фторопластовой ленты проявляйте смекалку.
Сантехническая ФУМ-лента ничуть не хуже.

§2.2.2.2 Чем и как мотать обмотки трансформаторов?

Исключительно медной проволокой.
Никакая другая не подойдёт.

Диаметр проволоки выбирают таким, чтобы необходимое число витков, равномерно распределённых по кольцу, занимало сектор около 300°. Сегмент кольца между началом и концом обмотки оставляют пустым, чтобы уменьшить ёмкость между выводами. А максимально возможный диаметр проволоки проистекает из соображений достижения как можно большей добротности катушки. Хотя в нашем случае про это думать не приходится.

В данной конструкции для рекомендованных ферритовых колец вполне подходит проволока диаметром ½ мм. Ею мотают обмотки, подключаемые к кварцевым фильтрам.

Обмотки связи размещаются поверх в средней части, через изолирующий фторопластовый слой, и проводом потоньше (он хорошо укладывается в бороздки между витками первичной обмотки). Подойдёт тонкая проволока диаметром 0.2 мм.

§2.2.2.3 Трансформация сопротивлений.

Для согласования кварцевого фильтра с предыдущим и последующим каскадами измерительной установки с 50 Ω импедансом обмоткам нужно соотноситься по виткам как 1:9

Откуда взялась эта цифра?

Всё просто: коэффициент трансформации по виткам есть квадратный корень от соотношения согласуемых сопротивлений, с округлением к ближайшему целому, потому как дробную часть витка намотать не получится. В нашем случае выходит так:

§2.2.3 Уточнение сопротивления фильтра.

Это самая озадачивающая операция, требующая нескольких итераций.

Исходная базовая формула всё-таки носит оценочный характер, исходя из идеальности кварцевых резонаторов. Никакие их реальные параметры мы в неё не подставляли (да и не знаем их, если уж честно).

Словом, число витков по-любому придётся подбирать.
Непременно нужен макет, хотя бы грубый и топорный:

И действительно, сняв АЧХ фильтра по точкам, местный автор обнаружил лёгкую неравномерность в полосе пропускания. Со стороны генератора (50-омный выход) и осциллографа (параллельно его входу припаян резистор 50 Ом) намотано по два витка, со стороны фильтра их по 18:

В логарифмическом масштабе с неравномерностью в полосе пропускания кварцевого фильтра визуально всё совсем прекрасно, в линейном масштабе более шероховатее. Но импеданс кварцевого фильтра действительно близок к 4 kΩ

А если нет, обмотки с числом витков 18 можно скорректировать, синхронно с обоих концов фильтра.

§2.2.4 Предварительное резюме.

Как видим, китайские кварцы в корпусе HC-49S DIP-2, более известном как «лодочка», на частотах 80 метрового радиолюбительского диапазона всё-таки позволяют реализовать SSB фильтр с приемлемыми скатами, но уже где-то на грани.

Ширину пропускания фильтра местный автор видит несколько менее 2 kHz.
Это будет что-то близкое к модуляции «Standard SSB Narrow».
Обозначается как 2K00J3E, сплошь и рядом используется вояками.
Им не требуется «красиво» звучать, с кошерной тембровой окраской.

На всякий случай табличка с базовыми вариантами SSB сигнала:

Важно:

Конденсаторы в кварцевом фильтре только на керамике NPO (C0G).
На ценниках обозначаются как NP0 X.XpF 5% 50V
Марка - CL0805 (аналог К10-17б). На фото макета показаны именно они.

По возможности отберите конденсаторы по прибору на одинаковую ёмкость. Разброс в партии бывает довольно существенный, и даже единственный конденсатор, заметно отличающийся по ёмкости от других, не позволит получить плоскую вершину АЧХ фильтра. Если изначально исключить такую угрозу, правильная АЧХ получается легче.

Замечание:

Для стандартной ширины канала 2K40J3E нужны другие кварцы.
В корпусе HC-49U, высотой 13 мм. Взять такие можно тут.
Соответственно, сопротивление фильтра изменится.
Все трансформаторы придётся пересчитать.

Таким образом, построение QER фильтра на одинаковых кварцевых резонаторах представляется довольно тривиальной задачей, а все расчёты выполняются по простейшим формулам на бумажке огрызком карандаша.

Единственный экспириенс сопряжён с подбором номинала конденсаторов для достижения необходимой полосы пропускания, но это не особо сложно. Согласование фильтра тоже сильно не озадачит.

§2.2.5 Выбор полосы пропускания фильтра.

Так как левый скат фильтра на оси частот зафиксирован номиналом используемых кварцев, а правый скат, как мы выяснили, дозволено отодвинуть от левого примерно на два килогерца (гетеродинный кварц вверх по частоте не шибко-то и уводится), возникает вопрос, в каком именно месте расположить правый скат нашего фильтра.

Видимо, разумно исходить из сетки частот, используемой радиолюбителями.

При послушивании эфира становится ясно, что SSB станции все поголовно стоят в килогерцовой сетке, и лишь в редких случаях можно встретить станцию в сетке ½ kHz. Хотя используемая радиолюбителями аппаратура, сплошь и рядом оснащённая синтезаторами частоты, позволяет выставить любую частоту с дискретностью 10 Hz и лучше, на практике подобным онанизмом в SSB участке никто не занимается.

Примем это как данность.

С целью точного определения емкостей кварцевого фильтра под разную полосу пропускания местный автор проделал лабораторную работу, и отмакетировал уже известную схему из восьми резонаторов в корпусах HC-49S DIP-2:

Выводы кварцевых резонаторов укорачивались до минимальной длины, их корпуса заземлялись. Конденсаторы применялись безвыводные, SMD. Так что никаких паразитных емкостей и индуктивностей в схему не привнесено, макет предельно тщательный.

Получилась вот такая весёлая картинка (крупнее по клику):

В принципе, от этих кварцев можно добиться даже стандартной полосы ΔF=2400 Hz. Но только вот неравномерность в полосе пропускания фильтра достигает 4 dB, и её не удалось победить никакими средствами.

Так что реальных вариантов всего два:

1. Частота 3688.0 kHz, полоса -6 dB 3686.15 - 3687.8 kHz, ΔF=1650 Hz.
2. Частота 3688.5 kHz, полоса -6 dB 3686.15 - 3688.3 kHz, ΔF=2150 Hz.

Опорник отстоит от нижней звуковой частоты радиоканала на 200 Hz, потому как на практике такой вариант чаще всего и используется.

В первом случае все конденсаторы фильтра имеют ёмкость 9.1 пФ.
Во втором - 5.1 пФ.

Ёмкость монтажа тут никак не учтена, в реальности она составляет ~1.5 пФ при использовании выводных конденсаторов, от которых на плате к кварцам проложены сантиметровые печатные проводники. С учётом этого номинал выводных конденсаторов «чистыми» получается 7.5 и 3.6 пФ.

При распайке SMD конденсаторов никакие дорожки не нужны - ёмкость безвыводных конденсаторов такая и будет, 9.1 пФ и 5.1 пФ соответственно.

Ну и какой вариант выбрать?
Давайте руководствоваться здравым смыслом.

Всякий работавший с QRPP твёрдо знает, что высоких частот в сигнале слабо проходящей станции обычно вообще не слышно. Особого смысла в широкой полосе приёма нет. Тем более, что самая информативная часть спектра человеческой речи заключена в диапазоне от 600 Hz до примерно 2000 Hz (а у мужского голоса даже менее, чем 2 kHz).

На аппарате со множеством опций в таких случаях обычно применяется фильтр с ΔF=1800 Hz. Видимо, имеет смысл изначально строить приёмник именно с такой полосой, по варианту номер раз.

Это красная кривая на графике выше.

Может показаться, что у неё не всё хорошо с равномерностью в полосе пропускания. Однако при включении в тракт приёмника ситуация несколько исправляется:

Красным цветом показан фрагмент АЧХ кварцевого фильтра с предыдущего рисунка, синим - он же, но уже в составе приёмного радиотракта, то есть с согласованием по входу и выходу.

Как видим, достигнута неравномерность менее 1dB в полосе пропускания, а ширина полосы пропускания фильтра по уровню -6 dB составляет 1.7 kHz, от 3686.1 до 3687.8 kHz.

Это весьма близко к стандартному фильтру трансивера 1.8 kHz для тяжёлых условий приёма.

Варьирование емкостей конденсаторов связи QER фильтра с замером его полосы пропускания позволяет подобрать неизвестные параметры кварцевых резонаторов так, чтобы с ними программа «Dishal» на своей вкладке QER показывала вменяемый результат для каждой пары ёмкость - ширина полосы пропускания.



Такой реверс-инжиниринг, естественно, не более чем прикидочный.
Но на значения L_m и C_p кварцев уже можно как-то ориентироваться.

§2.2.6 О подборе кварцев.

Все понимают, что даже серийные изделия, выпускаемые миллионами под копирку, всё равно немного отличаются друг от друга. И если взять цифровую шкалу «PLJ-8LED» и генератор по схеме Пирса, то можно ведь отобрать резонаторы на одну частоту, чтобы их характеристики были максимально близки?

Да, так набрается кучка кварцев на частоту, близкую к обозначенной на них маркировкой. И кучка поменьше, у которых частота отличается. Самые высокочастотные из последних пойдут служить в гетеродин, это логично. Даже возможно, что вместо трёх кварцев по схеме, будет достаточно лишь двух в параллель, но тщательно отобранных.

Однако вот не факт, что кварцы из основной кучки наилучшим образом подойдут для фильтра. Там работают как последовательный, так и параллельный резонансы. Причём их разность по частоте (важная для фильтра) не связана какой-то формулой или зависимостью с частотой любого из резонансов. А есть ещё такие параметры, как добротность, активность кварца...

Так что не стоит особо заморачиваться с подбором кварцев. Местный автор был немало удивлён, когда, разложив кварцы по кучкам «одинаковые» и «отбракованные», он по невнимательности кучки перепутал, а потом не смог найти отличия в фильтрах из «правильных» и не особо кошерных кварцевых резонаторов.

Думается, что для достаточно простой конструкции, которой потом не потребуется проходить военную приёмку, подбор резонаторов и вовсе не нужен. Достаточно проверки их исправности.

§2.2.7 Согласование смесителя с кварцевым фильтром.

Пришла пора объединить антенный кварцевый фильтр со смесителем. Формально смеситель является нагрузкой фильтра, и при неправильном согласовании их сопротивлений мы поимеем завалы на АЧХ. Так что количество витков катушки, нагруженной на смеситель, надо подбирать со старанием.

Ежели по науке, то при входном сопротивлении дифференциального входа SA612 порядка 3 kΩ по даташиту, обмотка, нугруженная на этот вход, должна содержать 15 витков. При этом считается, что импеданс кварцевого фильтра 4100 Ω. Но согласования не получилось от слова совсем.

Тогда делаем иначе - наматываем на колечко трансформатора со стороны смесителя витков 30, и, любуюсь на сквозную АЧХ от антенного входа до любого выхода смесителя, отматываем витки по одному до достижения наилучшей формы АЧХ.

Так как график по точкам мы уже строили, для разнообразия посмотрим АЧХ фильтра на осциллографе с помощью режима «Sweep» генератора:

Для понимания: на антенный вход подаётся радиочастота 3.68X MHz, где X варьируется развёрткой осциллографа. На осциллографе наблюдается звуковая частота, получившаяся при вычитании радиочастоты из частоты гетеродина на одном из выходов смесителя. Так как частота гетеродина находится правее, там колебания более низкочастотные, что наглядно видно.

В процессе отматывания витков амплитуда кривой должна оставаться такой же, либо подрастать (несмотря на то, что коэффициент трансформации уменьшается), а АЧХ фильтра становиться более плоской у своей вершины. Итерации проводятся до тех пор, пока АЧХ не станет максимально равномерной. Далее кривулька заметно деградирует, а её амплитуда падает.

Оптимальное число витков со стороны смесителя получилось 20-22.
Что соответствует входному сопротивлению SA612 около 5600 Ω.
Скорее всего, такова плата за китайское происхождение самих чипов.

§2.3 Предварительный усилитель низкой частоты.

Если посмотреть схемы конструкций простеньких ППП, у большинства из них предусилителя НЧ нет вообще, либо он выполнен на одиноком малошумящем транзисторе с неведомым коэффициентом усиления каскада. Но, ежели всё делать по уму, требуется подсчёт.

Математика тут простая - если усиление всего тракта планируется как 100 db (кстати, цифра обсуждаемая), на выходе смесителя усиление 17 db (это замерено и подтверждено), а оконечный усилитель на популярном чипе LM386 имеет паспортное усиление 46 db, то на предусилитель остаётся 37 db.

Это около 70 раз усиления по напряжению.
Немного больше или меньше, не так важно.

§2.3.1 Выбор Операционного Усилителя (ОУ).

Критерий выбора предельно прост - качественный современный ОУ имеет частоту единичного усиления (Unity-Gain Bandwidth, смотрите в даташитах) не менее 10 MHz, и фактор шума на частоте 1 kHz не более 5 nV/Hz^½

Добавим ещё требование к минимальному питающему напряжению ±5 V.
И обращайте внимание на потребляемый ток. Питание-то батарейное.

Самый широко распространённый и наиболее часто употребляемый чип, удовлетворяющий таким несложным условиям, зовётся NE5532P. Он имеет защиту по входу и выходу, в одном корпусе содержит сразу два ОУ, заведомо есть в любом магазине радиодеталей, да ещё и крайне дёшев:

Возможно, имеет смысл поискать более современный чип NE5534 - хоть в корпусе всего один ОУ, но шум-фактор у него почти в два раза лучше, а стало быть, формально и чувствительность приёмника, ограниченная шумами, будет вдвое выше.

§2.3.2 Схемотехника предварительного УНЧ.

Очень удачно, что смеситель приёмника имеет два выхода, сигналы на которых находятся в противофазе. Логично было бы повесить на них первичную обмотку трансформатора, а со вторичной снять сигнал. Тогда возможности смесителя реализуются наиболее полно, плюс достигается развязка каскадов по напряжению. Часто так и поступают.

С другой стороны, потенциал на выходах смесителя близок к 5 Вольтам, что почти вдвое меньше 9 Вольт питающего напряжения NE5532P (его мы, конечно же, застабилизируем с помощью 78L09). Это означает, что нет необходимости городить «виртуальную землю», а входы ОУ вполне можно соединить напрямую с выходами смесителя, без гальванической развязки.

Такое соединение каскадов благоприятно сказывается на подавлении синфазных помех в радиотракте, а отсутствие переходных конденсаторов в малосигнальных цепях, за которыми следует большое усиление, избавляет от шорохов и тресков, обычно и вызванных не очень качественной керамикой, зачастую с микрофонным эффектом.

Чтобы синфазные помехи хорошо давились, необходимо одинаковое усиление по прямому и инверсному входам ОУ, а так же идентичное входное сопротивление на них. Этого можно добиться лишь в схеме дифференциального суммирующего усилителя, которая внешне проста, но мало кто умеет её правильно готовить:

Многие сразу скажут, что в ней всё неверно. Потому как привыкли видеть одинаковые резисторы на входах ОУ (R2=R1), как и у элементов, задающих усиление каскада (Ky) R3=Rf.

Однако М.Х.Джонс на стр. 286 своего учебного пособия «Электроника - практический курс» справедливо отмечает, что при таком подходе входное сопротивление по инвертирующему входу R1, а по неинвертирующему - R2+R3. То есть оно отличается в Ky раз (в десятки, а то и сотни).

Действительно, для согласования двух каскадов между собой необходимо, чтобы каждый выход смесителя был нагружен на сопротивление, в точности равное его выходному сопротивлению. Тогда потери мощности в цепи не происходит.

Итак, от товарища Джонса мы получили зависимости:

R1 определяется даташитом на чип смесителя как его выходной импеданс, равный 1.5 kΩ, коэффициент усиления Ку мы задаём сами. Тогда номиналы резисторов вычисляются так:

Могут возникнуть вопросы по поводу составного резистора R3 на схеме. Это либо отбранный экземпляр, имеющий сопротивление на величину R2 меньше, чем R1, либо в точности такой же резистор, как R1, к которому в параллель присоединён резистор с номиналом Rf, в итоге уменьшающий сопротивление как раз на значение R2.

§2.3.3 АЧХ тракта с предусилителем.

На выходе предусилителя амплитуда сигнала достигает нескольких вольт, поэтому не составляет труда промерить сквозную АЧХ радиоканала ниже уровня в -60 db. Далее уже не особенно интересно, так как регламентом предписано подавлять все внеполосные сигналы как минимум в тысячу раз (именно на 60 db).

Теперь, когда АЧХ кварцевого фильтра уже более-менее вырисовывается, можно вынести заключение о применённых резонаторах.

Хай-эндом и образцом для сравнения в Стране считаются кварцы в корпусе Б1 военного производства глубоко советских времён. Шестикристальный фильтр из которых имеет затухание за полосой пропускания не менее 70 dB, причём скаты АЧХ очень крутые.

Формально у нас тоже шестикристальный фильтр, но с продублированными крайними резонаторами, которые не увеличивают порядок фильтра. Тут затухание за полосой прозрачности тоже выходит на уровень 70 dB, что весьма неплохо. Но вот скаты АЧХ слишком пологие, и даже отдалённо не напоминают характеристику «военного» фильтра.

Точнее, к правому скату особых претензий нет, а вот левый подкачал. По физике процесса он и должен быть положе правого, но нас получившийся результат не устроит. Возможно, Фильтр Нижних Частот (ФНЧ, он же Low-Pass Filter) способен привнести большую симметрию в АЧХ.

§2.4 Фильтр Низкой Частоты (ФНЧ).

Сильно крутой ФНЧ затевать вряд ли стоит, для наших целей достаточно фильтра второго порядка. В этом поможет софт «Filter Wiz Lite».

Так же применима любая другая схема активного фильтра, хорошо себя зарекомендовавшая в многократно повторённых конструкциях.

А пока вспомним, что чип NE5532P имеет в своём составе два независимых операционника, один из которых мы пока не задействовали. Если сохранить концепцию непосредственного соединения всех малосигнальных каскадов, без разделительных конденсаторов и организации «виртуальной земли», схема ФНЧ выйдет совсем простой:

Про детали: обратите внимание на качество используемых конденсаторов. Их ёмкость должна быть стабильна, поэтому конденсаторы на китайской керамике тут не подойдут.

Автор применил конденсаторы марки КМ5 ещё советского производства 70-ых годов выпуска. Зелёненькие такие, внутри военной техники почему-то использовались только они - на военных палладия было не жалко.

Сквозная АЧХ тракта от антенного входа до выхода ФНЧ:

Чёрная кривая показывает то, что мы имеем на входе ФНЧ, а синяя - на выходе. Эффект есть. Что касается уровня подавления в 60 db, теперь он достигается при смещении от границы радиоканала вниз по частоте менее чем 2 kHz. Видимо, для походного приёмника этого уже вполне достаточно.

Попутно и про другие надписи на графике.

Местный автор повидал немало подобных рисунков к «классическим» конструкциям. Считается достойным, когда частота гетеродина (красная линия) пересекает график на уровне -25 db и ниже. Тут это случилось на уровне -28 db, что говорит о правильно выбранном числе звеньев в QER-фильтре.

Сама частота гетеродина отстоит от края зелёного прямоугольника на 200 Hz. А прямоугольник привязан к АЧХ - он должен своими верхними углами закрепиться на скатах на уровне -6 db.

Частоты, показанные на графике зелёным цветом, обозначают границы радиоканала. Частота связи совпадает с частотой гетеродина 3.688 MHz, попавшей в килогерцовую сетку.

§2.4.1 Истинное предназначение ФНЧ.

Может показаться, что влияние ФНЧ незначительное, и не очень ясно, зачем он вообще затеян. Однако, если посмотреть на АЧХ чуть издалека, смысл действа становится понятен:

У радиолюбителей принято считать, что коэффициент прямоугольности основного компонента селекции (ширина полосы пропускания по уровню -60 dB, поделённая на аналогичное значения для уровня -6 dB) не должен превышать 1.7 для электромеханического фильтра, и двух для кварцевого фильтра.

Если промерить указанные уровни на графике выше, очевидно, чёрный график таким требованиям не удовлетворяет (использованные в фильтре кварцы не самого лучшего качества). Но в содружестве с ФНЧ коэффициент прямоугольности уже стремится к двум.

Да даже и при более качественных кварцах ФНЧ лишним точно не будет.
При остром желании есть смысл применить ФНЧ и более высокого порядка.

Но только помните, что подавление зеркального канала никак не зависит от ФНЧ, и реализуется исключительно силами кварцевого фильтра.

§2.5 Первая печатная плата.

Местный автор полагает правильным логически законченные куски схем оформлять в виде самостоятельных плат. Всё, что описано и смакетировано на сей момент, напрашивается считать себя цельным куском схемы. С антенным входом с одного конца, и выходом на оконечный усилитель НЧ с другого.

Ибо пока что девайс собран в варварском стиле «мёртвый жук».
На жестянке от консервной банки из-под правильной вкусной сгущёнки:

Фрагмент схемы, воплощаемый на первой печатной плате:

Понятно, что габариты и форма платы определяются имеющимся корпусом.

Услуг простейшей программы «Sprint-Layout» за глаза хватило, и вот что она нарисовала (тут исходник в фомате .lay6):

Мы смотрим на дорожки, с другой стороны слой сплошной металлизации, а так же корпуса деталей (то есть микросхемы сейчас перевёрнуты пузиками к нам). Выводы деталей в голубых отверстиях припаяны к плате с двух сторон, прочие отверстия с обратной стороны платы рассверлены (выводы деталей не касаются сплошного слоя фольги).

После монтажа деталей, которые на фото располагаются чуть иначе, потому как дорожки печатной платы на рисунке выше потом были перерисованы более логично:

Кварцы припаяны к плате (можно даже с двух концов), трансформаторы приподняты над металлизацией на 2-3 мм. То и другое важно. Каждый трансформатор насмерть притянут к плате леской в двух диаметрально противоположных местах, чтобы не бегал по корпусу при ударах.

Несмотря на наличие механики в виде проволочных подвесов кристаллов кварцев внутри их корпусов, простукивание платы карандашом не приводит к возникновению посторонних звуков в тракте.

То есть пока микрофонный эффект отсутствует.
Как следствие, динамик можно размещать прямо в корпусе радиостанции.

Обратите внимание на керамический конденсатор 1 µF в цепи питания операционного усилителя. При меньшем номинале может появиться возбуд (на осциллографе выглядит как гребёнка из спур).

При отсутствии керамического конденсатора достаточной ёмкости можно заменить его стандартным, 150 нФ, но напаять электролит 1 µF прямо на 8 ножку чипа (вторым выводом на земляной полигон платы).

Конденсатор излишне большой ёмкости применять тоже не следует.
Он затянет переходные процессы прикоммутации приём-передача.

Бухгалтерия.

Давайте заведём обычай сразу же при изготовлении очередной печатной платы составлять калькуляцию затрат на неё - интересно же, во что нам обойдётся «Радио 151 палаты». Потом все эти таблички просуммируем.

Стоимость деталей будем брать с АлиЭкспресса.
Местный автор имеет интересное наблюдение по его поводу.

Покупка какой-нибудь деталюшки в оффлайне обходится в ценник, за который на АлиЭкспрессе можно взять пять, а то и десять точно таких же деталюшек. Поэтому сразу тупо идём на сайт к китайцам, вбиваем в поиск нужную номенклатуру, ставим крыжик в настройках «бесплатная доставка», сортируем цены по возрастанию, и покупаем нужное оптовое количество корпусов. В табличку заносим цену за штуку.

Да, и считать всё будем только в долларах.
Ибо цены в рублях всего через пару-тройку лет вообще теряют смысл.

Итак, табличка:

Понятно, что у радиолюбителя обычно есть несколько кило резисторов, диодов и конденсаторов, покупать он их не станет. Но тем не менее, всё-таки учтём такую рассыпуху в калькуляции.

§2.5.1 Укладка диапазона перестройки гетеродина.

Договоримся перестраивать гетеродин на ~100 Hz относительно 3.688 MHz. Как выше по частоте, так и ниже.

Столь малый диапазон подстройки частоты даже и подстройкой-то назвать нельзя. В промышленных изделиях эту ручку регулировки подписывают «Тембр». Потому как если частоты передатчика и приёмника не совпадают даже на десятки Герц, голос становится странным, неестественным. И с этим надо что-то делать - при расстройке в сотни Герц нетренированный мозг может даже отказаться понимать слова.

Казалось бы, применение кварцевых резонаторов должно обеспечивать стабильные частоты приёмника и передатчика. Однако технология увода частоты кварца вверх по частоте с помощью последовательной ёмкости вносит зависимость этой ёмкости от температуры. Да и другие элементы гетеродина тоже температурно зависимые.

Ну и сами кварцы в гетеродине у нас отнюдь не термостабильные.

Диапазон перестройки гетеродина по частоте зависит от «сопрягающего конденсатора», соединяющего кварцевые резонаторы и диод. Его ёмкость заявлена как 4.3 пФ, но она нуждается в уточнении.

Если поставить движок резистора настройки в верхнее по схеме положение, гетеродин должен уходить на 3.6881 MHz, что можно контролировать по нулевым биениям (подайте на вход приёмника сигнал этой частоты достаточной амплитуды, а умирающую синусоиду смотрите на выходе предусилителя осциллографом).

При невозможности увести гетеродин так высоко по частоте, ёмкость сопрягающего конденсатора уменьшают. В противном случае - увеличивают.

В нижнем положении движка частота гетеродина должна быть не выше 3.6879 MHz. Если меньше, между массой и нижним выводом резистора ставят добавочный «растягивающий» резистор такого номинала, чтобы гетеродин чётко перестраивался в указанных пределах. Место для такого резистора на плате есть.

Если «растягивающий» резистор отсутствует или его сопротивление мало, вблизи нуля Вольт обратная ёмкость диода меняется нелинейно, так что нормальное положение резистора подстройки будет не точно посерёдке шкалы.

Аналогичный растягивающий резистор возможен и между верхним выводом резистора подстройки и шиной +6 Вольт, если не удалось подобрать номинал «сопрягающего конденсатора» с достаточной точностью. Опять-таки, место для него на плате предусмотрено.

§2.5.2 Линеаризация шкалы подстройки частоты.

Вольт-емкостная характеристика варикапа или диода в роли варикапа, существенно нелинейна. От вольта и выше это не так заметно, но при малых напряжениях ёмкость прирастает стремительно.

Вот экспериментально снятая зависимость частоты гетеродина приёмника от напряжения, поданного на узел настройки:

По горизонтали управляющее напряжение в Вольтах (шкала снизу), либо угол поворота потенциометра с линейной характеристикой в градусах (шкала сверху). По вертикали клогерцы частоты гетеродина (368x.xx Hz).

Видимо, потенциометр с линейной характеристикой тут совершенно не подходит. Форма зависимости похожа на логарифмическую. Для получения линейной шкалы подстройки характеристика потенциометра должна быть обратнологарифмическая.

Однако, такого хитрого потенциометра в запасах не сыскалось. Но зато имеются сдвоенные переменные резисторы RK097G с линейной характеристикой. Оказалось, вполне можно преобразовать сдвоенный потенциометр с линейной характеристикой в одиночный с нелинейной.

Например так, как показано на рисунке - схема синим с растяжкой начального участка регулировки, и схема красным с рекурсивным включением потенциометров. Оба на одной оси.

Если построить модели для этих схем, а потом их обсчитать, то зависимости выходного напряжения от угла поворота движка потенциометра при опорном напряжении 6V будут такие (цвет графика соответствует цвету схемы):

Применив составные потенциометры для регулировки частоты гетеродина вместо линейного потенциометра, получим почти линейную шкалу:

Видно, что наилучшим является «рекурсивный потенциометр», собранный по красной схеме. Может быть, он окажется даже более линеен, нежели обратнологарифмический магазинный.

Есть смутное подозрение, что добавив ещё один резистор между движками потенциометров в красной схеме, и правильно подобрав его номинал, можно добиться ещё более линейной шкалы. Но это уже будет фетиш.

§2.5.3 Оценка чувствительности приёмника.

Несмотря на отсутствие оконечного усилителя низкой частоты и динамика, уже можно оценить чувствительность приёмного тракта, ограниченную шумами.

Нагрузим выход приёмного тракта резистором в 10 kΩ, и подключённым параллельно ему осциллографом оценим шумы и сигнал на их фоне.

Если к антенному входу приёмного тракта подключить аттенюатор -86 dB, на линейном выходе приёмника получим белый шум амплитудой 3.5 mVpp. Сам аттенюатор выполнен предельно просто - в нём делитель из двух прецизионных резисторов в 1 MΩ и 50 Ω, и согласование с импедансом приёмника есть.

Замерить амплитуду шумоподобного сигнала без специализированных приборов проблематично. Но, переключив развёртку осциллографа в 10 µs/del, мы увидим только плотность сигнала, границы которого выделить теперь уже гораздо проще.

Далее читаем хоть Википедию, и из статьи про SINAD (signal-to-noise and distortion ratio) узнаём, что разборчивую речь можно получить выше порога в 12 dB над уровнем шумов приемника. На том же пределе измерения осциллографа, и при той же методике оценки амплитуды сигнала, он должен стать в 4 раза выше уровня шумов.

Подавая на вход внешнего аттенюатора сигнал с частотой 3.687 MHz (будем считать эту частоту серединой радиоканала), выставляем на генераторе такой уровень, чтобы на осциллографе увидеть амплитуду 14 mVpp.

Итого от генератора потребовалась амплитуда 20 mV_rms.
С учётом аттенюатора -86 dB, сигнал на входе приёмника 1 µV_rms

Итог: чувствительность приёмника 1 µV при 12 dB SINAD, или -107 dBm.

Чувствительность на уровне шумов, очевидно, будет на 12 dB выше.
В литературе она обозначается как MDS (Minimum Detectable Signal).
Чувствительность приёмника MDS ¼ µV, или -119 dBm.

§2.5.4 Оценка динамического диапазона приёмника.

Выясним, при каком уровне сигнала на частоте радиоканала приёмый тракт перегрузится, и выйдет из линейного режима работы (то есть в тракте возникнут искажения).

Используемый местным автором генератор позволяет задавать амплитуду с точностью лишь до десятых долей mV. И хотя чувствительность измеряется в единицах µV_rms, на генераторе мы будем выставлять mV_pp. Потому как инкремент в таких единицах меньше.

Оказалось, что максимальный неискажённый сигнал на выходе платы приёмника наблюдается при амплитуде сигнала на его антенном входе не более 7.7 mV_pp. Что соответствует 2.722 mV_rms, или -38.29 dBm.

То есть радиотракт способен работать с сигналами S9+34db без применения аттенюатора. А это весьма «ломовой» сигнал, какой походному приёмнику будет в диковинку.

Итого динамический диапазон радиотракта формально составляет ~70 db.
Кстати, динамический диапазон чипа SA612 почти такой же, около 75 dB.

Но если всё делать по уму, и мечтать о динамическом диапазоне в 100 dB, то из этого параграфа мы извлекаем практический результат - желателен аттенюатор хотя бы на 25 dB. Запланируем себе такой.

§2.5.5 Подавление мощной внеполосной помехи.

Какие-либо приборы для характеризации интермодуляционных параметров радиотракта у местного автора напрочь отсутствуют, поэтому он просто посмотрел, что произойдёт при наличии вблизи частот радиоканала мощной модулированной несущей.

Примем за среднюю частоту радиоканала частоту 3.687 MHz.
На 10 kHz выше (а затем и ниже) по частоте поставим несущую.
Дадим ей 30% модуляцию, как у радиовещательной станции.
Пусть модулирующий сигнал будет 1 kHz, чтоб его было хорошо слышно.

Теперь, наращивая амплитуду АМ помехи, добиваемся на выходе приёмника её прослушивания с уровнем в 4 раза больше уровня шумов. Это не что иное, как уже нам знакомый уровень 12 dB SINAD.

Оказалось, для этого помеха должна иметь амплитуду не менее 1 V_pp.
Это 4 dBm, или S9+77 dB по S-метру (таких значений даже и не бывает).

Может быть, чувствительность простенького гетеродинного приёмника с кварцевым фильтром на входе и смесителем на банальном чипе SA612 самая заурядная, да и динамический диапазон отнюдь не выдающийся, но подавление внеполосной помехи у него вполне достойное.

С эффектом «детектирования вещалок», присущим всем столь же простым приёмникам прямого преобразования, в данном случае мы столкнуться не должны. Благодарить за это надо кварцевый фильтр, стоящий за антенной.

§2.6 Усилитель Низкой Частоты (УНЧ).

Вероятно, ничего не может быть лучше проверенной классики.
Не задумываясь, её и применяем:

Номиналы деталей тут строго даташитовские, либо такие, при которых микросхема LM386 работает наиболее стабильно. Именно из соображений неприхотливости чип LM386 и выбран. А так же потому, что он имеется в любом радиомагазине, и стоит очень дёшево (центов 15 в оффлайне). А в онлайне и вовсе 5 центов:

Однако, если Вы начнёте смотреть схемы разных авторов, в них встретятся иные варианты обвязки, а так же включения чипа. Вот некоторые полезные соображения:

1. Считается, что дифференциальные входы на ножках 2 и 3 равноправны.
   При этом есть наблюдение, что инверсный вход «шумит меньше».

   Наблюдение ошибочное, ибо замеренное усиление по входам оказалось различно, на инверсном оно меньше. Отсюда ощущение его меньшей зашумлённости, но преимущества от использования инверсного входа нет.

2. Можно оторвать всё, что нарисовано между 1 и 8 ногами чипа.
   В этом случае усиление каскада равно 20.

3. Если так и сделать, конденсатор на 7 ноге не нужен.
   Ноге разрешается повиснуть в воздухе.

4. Кстати, это довольно любопытная нога.
   Если её заземлить, усилитель просто выключится.
   Вполне себе режим «mute».

   Правда, в динамик при этом проходит щелчок, вызванный изменением режима выходного каскада. Так что комфортнее всё-таки заземлять вход усилителя (можно транзистором), как показано на схеме.

5. При нарисованных детальках между 1 и 8 ножками чипа его усиление равно 200, если сопротивление R* равно нулю, и лежит в диапазоне от 200 до 20, если это сопротивление варьировать от нуля до 4.7 kΩ.

   Таким образом, усиление этого каскада может быть любым в диапазоне от 20 до 200 (от 26 до 46 db).

6. RC цепочка между 5 ногой чипа и массой не особо нужна.
   Автор в итоге её убрал из конструкции, и не заметил особой разницы.

Динамик используется произвольного сопротивления. По всей видимости, далее подразумевается подключение гарнитуры от радиостанции, либо тангента от неё же. Динамик, микрофон и кнопка PTT там имеются, а больше ничего и не надо.

У местного автора в тангенте оказался динамик на 50 Ом, так что конкретно тут от микросхемы понадобилось полное усиление, и номинал R* поставлен минимальным (несколько Ом, фактически перемычка). Но при малом сопротивлении динамика (в китайских гарнитурах обычно ставят излучатели на 8 Ом) столь большое усиление от LM386 не потребуется, и сопротивление R* придётся увеличить.

§2.7 О причинах отсутствия АРУ.

В зависимости от уровня сигнала корреспондента, приём возможен как в шумах, так и с оглушительной громкостью. Как отмечалось выше, динамический диапазон приёмника не менее 70-80 dB. Человек же при разговоре модулирует голос в пределах 20-25 dB, а более широкий динамический диапазон для человеческого уха не комфортен.

Чтобы звук не бил по ушам, в радиотракт обычно включают схему оганичения усиления. Выделив огибающую речевого сигнала на выходе приёмника, немножечко проинтегрировав этот уровень, и сравнив его с пороговым, система автоматической регулировки усиления (АРУ) воздействует на какой-нибудь каскад, уменьшая усиление всего тракта.

Причём системой АРУ можно мешать работе чего угодно.

1. К примеру, изменяя потенциал на 1 и 2 ногах чипа SA612, легко добиться снижения её чутья. Правда, при этом осциллограф наглядно покажет весьма неприглядную картину (в каскаде возникают искажения).

2. Ещё можно уменьшать усиление в ОУ, шунтируя каналом полевого транзистора резистор между выходом операционного усилителя и его инверсным входом. То, что происходит при этом с формой сигнала, осциллографом вообще лучше не смотреть. Без содрогания на это и не взглянешь.

3. Есть вариант шунтировать полевиком НЧ сигнал на входе оконечного УНЧ, или ВЧ сигнал прямо на входе приёмника, либо в каком-то другом месте приёмного тракта. И с тем же эффектом - из полевика регулятор не лучше, чем из топора бумеранг.

По сути дела, в простых схемах ППП, типа нашей, просто отсутствует элемент, на который мы бы могли воздействовать системой АРУ, не внося при этом дикие искажения в принимаемый сигнал.

Исключением будет применение специализированных чипов типа TDA8196 (электронный регулятор громкости, искажений не вносит). Но они шумноваты - перед предусилителем такую не поставишь, а после уже поздно. Чип не даст реализовать весь доступный динамический диапазон, который и так-то не особо велик.

Так что, потыкавшись осциллографом во все возможные места, местный автор не увидел возможности введения глубокой АРУ без получения диких нелинейных искажений в подарок. С которыми его музыкальный слух смириться не готов.

С другой стороны, не очень и понятно, так ли уж сильно нужна радиоканалу на единственную фиксированную частоту эта самая АРУ. Корреспондент или есть, или его нет. Кучи корреспондентов с самой разной мощностью и одновременно в канале явно не будет.

В общем, данный девайс АРУ не имеет. Потому как выстроенная по уму АРУ сильно усложнит схему, чего бы не хотелось. А если ограничиться простейшими вариантами схемотехники, звучать это будет откровенно поганенько.

Глава 3. Передающая часть SSB радиоканала.

Обычно собрать передатчик не сложно - в нём используются ровно те же блоки, что и в приёмнике, в рамках концепции обратимости тракта. Причём сигнал не микровольтный, как в приёмном тракте, и работать с ним гораздо проще.

Правда, настраивать передающий тракт приходится особо тщательно.
Иначе будет стыдно за качество сигнала :)

Давайте договоримся, что в своей конструкции мы отделим синтезатор SSB сигнала от линейного усилителя мощности. Просто потому, что, возможно, одно потребуется экранировать от другого. Ну и для удобства - линейный усилитель всегда можно заменить, если, к примеру, захочется большей мощности. Эти конструкции однотипные и весьма простые, так как там больше слесарки, нежели радиотехники.

Но сперва о более важном.

§3.1 Спич-процессор.

§3.1.1 Обоснование необходимости речевого компрессора.

Довольно давно, когда эфир ещё не был загажен до такой степени, как сегодня, люди без зазрения совести пользовались вот такими номограммами, находя их вполне рабочими:

Да, приёмник, получившийся у нас, с формальной чувствительностью 1 мкВ, согласно номограмме способен принять сигнал всего лишь милливаттного передатчика, работающего в телеграфном режиме, с дистанции в 15 км. Тот и другой с эффективными полноразмерными изотропными антеннами.

Когда-то так оно и было.

В нашей реальности мощность передатчика придётся поднять на несколько порядков. Ибо уровень помех в современном эфире запредельный, особенно в городах. Примерно на 30-40 db выше, чем в прошлом веке.

Так вот об этих самых помехах.

SSB модуляция является переносом речевого спектра на высокую частоту, и этим уникальна. Несколько станций могут вещать одновременно на одной частоте, и каждую из них будет слышно - этакий разговор в толпе. Что не получится с любым иным видом модуляции.

А теперь представим, что «разговор в толпе» происходит на фоне белого шума с уровнем 30 db относительно атмосферных помех. Это примерно как говорить на берегу стремительной реки, или в ванной комнате с шумно текущей из крана водой. Тихие звуки речи уже буквально с двух метров просто не слышны на фоне шумов, тут надо или подойти ближе, или говорить громче.

В радиосвязи подойти ближе не получится, «говорить громче» тоже не особо (это эквивалентно повышению мощности передатчика). Но военным радистам хорошо знакомо выражение «орать в рацию», и оно буквальное. Когда все издаваемые ртом радиста звуки громкие, максимально возможной амплитуды. Если их уровень на приёмной стороне выше шумов, то повезло - доораться получилось.

По необъяснимой причине русский мат проходит через каналы связи почти беспрепятственно. Разгадавшего эту загадку, без сомнения, ждёт Нобелевка.

Местному автору неведомо, как обстоят дела в войсках связи сегодня, и продолжают ли связисты орать в рацию матом. Но идея компрессирования речевого сигнала (что по сути при этом и происходит) не нова, и любой радиолюбитель обязательно использует устройство сжатия динамического диапазона в тракте своего передатчика. Чтобы всё сказанное в микрофон нормализовывалось по амплитуде аппаратно, без помощи сакрального мата.

Компрессор речевого сигнала особенно актуален в QRPP аппаратуре, работающей малой и сверхмалой мощностью. Когда требуется предельно дальнобойный радиотракт, вопрос, включать ли в него компрессор, даже не стоит. Он нужен обязательно, другого способа повысить разборчивость речи на фоне помех просто не существует.

§3.1.2 О многообразии компрессоров речевого сигнала.

Если Вы погуглите тему, то, скорее всего, узрите множество вариаций идеи ограничения на встречно-параллельных диодах, выполняемого как по низкой частоте, так и по высокой. С довольно громоздкими схемами, иногда абсурдными. Когда нам предлагают сформировать SSB сигнал, затем его ограничить волшебными диодами, и преобразовать обратно в звук. Чтобы потом подать на микрофонный вход для формирования SSB сигнала повторно.

Вариации с разбиением всего речевого спектра на полосы, как в эквалайзере, с ограничением каждой из них независимо, и дальнейшим соединением обратно, идеологически не сильно отличается от предыдущего варианта.

Естественно, всё это мало применимо в компактной конструкции, да ещё и в корне не верно. Местный автор не желает распинаться, с чего он такое говорит, а отсылает к древним манускриптам для обретения мудрости.

Из манускриптов следует, что возня с диодами как-то уже должна наконец закончиться. Со времени, когда космические корабли только начинали бороздить просторы Большого театра, прошла целая жизнь, и замена архаичных диодов Д2 чуть менее древними Д18 на хоть какой-нибудь прогресс даже не похожа.

В той реальности, где существует электронная промышленность, её достижениями всё-таки стараются пользоваться (старенький проект LeForty от F6BQU как пример). Наверное, и нам уже пора «спич-процессор» по уму строить.

Тем более, что сумрачный китайский гений таки осилил изготовление девайсов, пригодных для использования радиолюбителями. Потому как паяние мелких чипов под SMD не всякому по силам.

Однако, ежели Вам почему-то не понравится предлагаемый ниже вариант, всегда можно использовать альтернативный. Вот краткий перечень чипов, на которых тоже можно реализовать речевой компрессор передатчика с ничуть не худшими характеристиками: MC33110, KA8512, DBL5020, SSM2166, SA575, SA5752.

Кстати, некоторые из них содержат как компрессор, так и экспандер.
Экспандер применяется в радиотракте приёмника.

§3.1.3 Компрессор речевого сигнала на чипе SSM2167.

Если Вы не читали рекомендованную публикацию, то из даташита SSM2167 всё равно должно быть понятно, как такого рода чипы работают. Вот ключевой график оттуда, переведённый на русский язык:

Из картинки следует, что фоновые звуки подавляются силами порогового шумоподавителя, остальные компрессируются, а совсем уж громкие - ограничиваются, чтобы не вызывать нелинейных искажений в тракте (так называемого клиппирования сигнала). В результате динамический диапазон речи сжимается, а сама речь нормализуется так, чтобы её разбираемость в каналах связи была максимальна.

Компрессор на чипе SSM2167 предлагается в виде готового изделия размерами всего 15*22 мм, причём некоторые режимы работы чипа можно перенастроить:

Видно, что резисторы R1 и R2 можно убрать, если их номиналы неудачны, а вместо них (либо в параллель с ними) впаять в отверстия платы обычные сопротивления с проволочными выводами. Отвечают же они вот за что:

1. R1 на 7 ноге чипа определяет точку «шумового затвора» согласно терминологии графика чуть выше. Всё, что ниже выбранного уровня, считается шумом, и в радиотракт пройти не должно.

   Изначально R1 имеет величину 1 kΩ.

   Даташит на чип оперирует сложной для понимания размерностью dbV, поэтому давайте табличку из даташита преобразуем во что-то более понятное и привычное. Наверное, то, что можно увидеть в осциллограф, то есть mVpp (милливольты от пика до пика), и есть самая удобная и практичная величина:

   R1, kΩ:	dbV:	mV RMS:	mVpp:
   0	-40	10	28.3
   1	-48	4	11.3
   2	-54	2	5.6
   5	-60	1	2.8

   В самом даташите ошибка: 1 mV RMS соответствует -60 dbV, а не -55.

2. R2 на 8 ноге чипа отвечает за компрессию. Замыкание этого резистора накоротко отключает компрессию (но лимитер продолжит работать).

   Исходно впаяны 15 kΩ, то есть компресия по дефолту 2:1

   Давайте табличку из даташита также воспроизведём, чуток дополнив:

   R2, kΩ:	компрессия:
   0	1:1
   15	2:1
   35	3:1
   51	4:1
   75	5:1
   175	10:1

   Обратите внимание на предупреждение даташита: R2 менее 5 kΩ лучше не ставить, так как он может быть воспринят как отсутствие сопротивления вообще (0 Ом). Это особенность схемотехники чипа, фича, а не глюк.

Входное сопротивление по 5 ноге (собственно микрофонный вход) порядка 100 kΩ, причём там присутствует напряжение 400 mV. Как видно из фото, гальваническая развязка конденсатором присутствует, так что вход можно подключать к чему угодно.

Выход чипа имеет импеданс 145 Ом, и даташитом оговорено, что там присутствует потенциал 1.4 V, причём нагрузка не должна быть ниже 5 kΩ. В качестве нагрузки прямо на плате распаян R3 сопротивлением в 100 kΩ, за которым должны следовать либо высокоомная цепь, либо эмиттерный повторитель.

На плате есть ещё R4, заземление левого конца которого отключит микросхему, переведя её в низкопотребляющее состояние. Это своего рода выключатель с инверсным входом. Мы об этом будем знать, но пользоваться тем выключателем не станем.

Продаётся такое изделие на Али за $3.60 или около того.

Возможно, дороговато. Но местный автор не видит смысла приобретать там же «голые» чипы в планарном корпусе стоимостью доллар за штуку, и потом мучиться с их пайкой под микроскопом.

Поскольку сама плата маленькая, её можно разместить либо рядом с микрофоном в тангенте, либо на плате SSB формирователя. Особой разницы нет, главное, чтобы было, от чего компрессор запитать (напряжение от 3 до 5 Вольт, потребление от 3 до 5 мА).

§3.1.4 Критические замечания по компрессору.

Понимая, что АЧХ микрофона много шире, чем спектр речи, передаваемый радиоканалом, а тракт компрессора работает с частотами вплоть до 20 kHz, есть смысл в фильтрации сигнала между микрофоном и компрессором.

Идеален был бы фильтр с частотой среза 3 kHz, чтобы всякие громогласные сверчки, кузнечики и птахи не воздействовали на систему АРУ компрессора своими звуками жизни, которые всё равно радиотракт не пройдут (срежутся далее кварцевым фильтром).

На практике эту интересную мысль все почему-то дружно игнорируют.

Как вариант, можно использовать угольный микрофон, не воспроизводящий частоты более 3 kHz. Только не смейтесь - это действительно удачное решение - угольному микрофону не понадобится микрофонный усилитель.

§3.1.5 Исследование компрессора на SSM2167.

Есть ощущение, что никто не изучал чип SSM2167. Кроме картинок из даташита, реальных графиков её работы в Сети не встретить. Так что будем исправлять ситуацию.

Сперва снимем сквозную характеристику платы компрессора, ничего на ней не трогая. Напряжение питания 5 Вольт, частота сигнала 1 kHz (эта характеристика от входной частоты не зависит).

Измерения по осциллографу на глазок всегда подразумевают погрешность, поэтому массив экспериментальных точек соединяется сплайном, и такая кривая уже достаточно точная. Подобным образом станем поступать и впредь - все вопросы, почему кривая проведена через точки именно так, к сплайнам.

И да, кривулька-то красивая.
Но компрессии нет!

При изменении входного сигнала в два раза сигнал на выходе меняется тоже в два раза. Знаете, почему так? Потому что резисторы R1 и R2 на плате перепутаны местами. И в соответствии с даташитом, при этом и «шумовой затвор» отключен, и компрессия тоже. Коэффициент усиления каскада получился равный 18 dB, с активным лимитёром на уровне 1.4 Vpp.

Теперь, отматерившись на безалаберных китайцев, творящих что попало, в качестве R1 оставим (пока) 15 kΩ для отключения «шумового затвора», а R2 будем варьировать согласно табличке из даташита, для получения разных коэффициентов компрессии.

Но только давайте сразу строить графики во вменяемых координатах, а не таких, как нам предлагает даташит на микросхему. Потому как оценивать усиление каскада в режиме компрессирования, отмеряя чего-то линейкой относительно графика без компрессирования - это какой-то онанизм, право слово.

Вертикальная ось - усиление входного сигнала, выраженное в dB.

Горизонтальная ось размерности dBV отражает изменение сигнала частотой 1 kHz на входе по амплитуде. Значению -57 dBV соответствует 4 mVpp (столько выдаёт генератор, меньше не хочет), а -23 dBV сопоставляется 200 mVpp. Сигнал с ещё большей амплитудой подавать смысла нет, так как за работу берётся лимитёр - это мы увидели на предыдущем графике.

И вот теперь становится ясно, как же оно работает.

Тихие сигналы с микрофонного входа намеренно усиливаются сильнее, чем более громкие. Происходит своего рода нормализация, динамический диапазон речи уменьшается, и тем сильнее, чем больший коэффициент компресии выставлен.

Однако, если очень слабый сигнал усилить чрезмерно, в канал пойдёт шипение при молчке перед микрофоном. Чтобы так не происходило, и придуман «шумовой затвор». Он ограничивает усиление слабого сигнала, находящегося ниже какого-то порога. Это своего рода шумодав.

Давайте выберем резистором R2 копрессию 4:1, и построим в точно таких же координатах семейство кривых с разным порогом срабатывания «шумового затвора». Значение R1 при этом меняем от 0 до 5 kΩ.

Возле стрелок в месте перегиба кривых указаны значения входного сигнала в mVpp, при которых такой перегиб случается.

Специально для тех, кого смущают использованные тут размерности осей, переведём этот же график в линейные координаты, чтобы по горизонтали была амплитуда входного сигнала в mVpp, а по вертикали амплитуда выходного сигнала, в тех же единицах.

Глядючи на все эти зависимости, можно отметить такие моменты:

1. Амплитудная характеристика при отключенном компрессоре имеет изъян. В целом усиление порядка 18 dB, но при малых сигналах оно заметно падает. Хотя неравномерностью в 1 dB можно и пренебречь.

2. Компрессор работает замечательно.
   При отключенном «шумовом затворе» графики dB(dBV) линейны.

3. Переход к лимитированию плавный и незаметный.
   Стыковка участков компрессирования и лимитирования идеальная.

4. Управление «шумовым затвором» есть, оно чёткое и внятное.
   Пределы задания порога шумоподавления широкие и достаточные.

Рабочий участок по входу заканчивается в районе 170 mVpp, и не всякий электретный микрофон способен выдать такой сигнал. Значит, между микрофоном и компрессором может понадобиться усилительный каскад с коэффициентом усиления до 20 dB.

§3.2 Формирователь SSB сигнала.

§3.2.1 Общая схемотехника.

В приёмной части мы уже сталкивались с задачей переноса радиосигнала на звуковую частоту. Делалось это силами смесителя на SA612, причём на входе чипа организован кварцевый фильтр, отфильтровывающий верхнюю боковую полосу и частоту несущей, ежели оная подавлена плохо.

А теперь просто переставим каскады местами.

Подав на вход смесителя низкочастотный сигнал, и перемножив его с сигналом гетеродина, на выходе смесителя получим так называемый DSB сигнал - две боковые полосы, и частично подавленную несущую.

Получить SSB сигнал из DSB очень просто, и мы это уже умеем. Кварцевый фильтр, аналогичный таковому для приёмного тракта, и изготовленный точь-в-точь так же, подавит верхнюю боковую полосу (USB), и окончательно задавит остатки несущей. Останется лишь нижняя боковая полоса LSB.

Малосигнальная часть SSB формирователя не требует каких-то особых познаний в процессе конструирования, так что схему можно рисовать всю сразу, одним куском, и прямо из головы:

Поскольку деталек немного, а пространство печатной платы надо чем-то заполнить, модуль компрессора тоже будем считать чипом, распаяв его на печатной плате, как и остальные детальки. На схеме модуль выглядит как серый треугольник. Он запитан от персонального стабилизатора 78L05 на 5 Вольт.

Схемотехника простая, но на всякий случай подробно прокомментируем особенности всех каскадов.

§3.2.1.1 Гетеродин DSB модулятора.

Гетеродин на частоту радиоканала ничем не отличается от такового в приёмном тракте, кроме узла подстройки частоты. В приёмнике это обратносмещённый диод, притворяющийся варикапом, с выводом управления частотой на переднюю панель.

Тут же всё намного проще - обычный подстроечный конденсатор, не выведенный никуда. Им задают частоту передатчика один раз, и более не трогают.

Подстроечный конденсатор обозначен как 2-7 пФ, и объявился из советского прошлого. В сегодняшних реалиях в магазине нужно спрашивать JML06-1 ёмкостью 1-10 пФ, белого цвета. Производитель маркирует номинал цветом корпуса, и это очень удобно.

§3.2.1.2 Цепь балансировки DSB модулятора.

Для чего нужна балансировка модулятора и что при этом в нём происходит, мы в подробностях рассмотрим на этапе настройки платы. Там же будут картинки и пояснения к ним.

Пока же обратите внимание, что к ножке 1 чипа через резистор 43 kΩ напрямую подключен выход модуля компрессора, внутри которого от этой же точки на массу распаян ещё один резистор в 100 kΩ. И формально эта цепь, суммарным сопротивлением около 150 kΩ, разбалансирует цепь балансировки :)

Чтобы переменный резистор в цепи балансировки имел возможность выполнять свою работу, в противоположное плечо, между ножкой 2 чипа и массой, тоже надо бы впаять резистор 150 kΩ. На практике же верхний по схеме резистор номиналом 13 kΩ достаточно зашунтировать сопротивлением порядка 110 kΩ. Этот резистор на схеме не присутствует, но на фото платы встретится.

Либо, как вариант, верхний по схеме резистор номиналом 13 kΩ замените на 12 kΩ (и это компенсирует разбалансировку цепи балансировки). Но местный автор не богат резисторами разного номинала, ему проще воткнуть пару в параллель из того, что есть.

Ёмкости по 10 нФ, заземляющие входы микросхемы по высокой частоте, не являются обязательными, но повышают стабильность работы (если вдруг возникнет высокочастотная наводка от передатчика). В реальности автор намерил в этих емкостях всего 8 нФ, чего оказалось достаточно.

§3.2.1.3 Нагрузка DSB модулятора.

Любые балансные модуляторы принято симметрировать по выходу, что наиболее просто достигается с помощью трансформатора. В некоторых схемах обходятся без него. Но всё равно модулятор придётся согласовывать с кварцевым фильтром, так что трансформатор представляется приемлемым решением.

Согласно даташиту каждый из выходов SA612 имеет сопротивление 1.5 kΩ. При дифференциальном подключении к нагрузке выходные сопротивления складываются, и получается 3 kΩ. Если считать трансформатор импеданса с 3 kΩ в 4.1 kΩ с 18 витками со стороны фильтра, первичная обмотка должна содержать 15 витков. Однако наилучшее согласование наблюдается при 12 витках, так что выходное сопротивление чипа меньше даташитовского.

Правда, с трансформатором не всё так однозначно, так как по фэнь-шую он должен иметь в первичной обмотке среднюю точку, подключенную к плюсу источника питания. Либо, как вариант, заземлённую через блокировочный конденсатор. Большинство практических схем реализуют один из этих вариантов.

Местный автор, конечно же, перепробовал все варианты. Но обнаружил, что они ничем не лучше решения, отображённого на схеме. Ну и какой тогда смысл мотать обмотку в два провода, да ещё и городить лишний вывод трансформатора?

Никакого. Чем проще, тем лучше.
Но Вы вправе поступить более правильно :)

§3.2.1.4 Кварцевый фильтр.

Фильтр ничем не отличается от аналогичного в приёмнике, за исключением одного момента: он нагружен не на трансформатор, а на резистор.

Местному автору представляется, что подобрать номинал резистора, равный выходному сопротивлению кварцевого фильтра, несколько проще, нежели отматывать или доматывать обмотки трансформатора. К тому же у обмотки дискретность равна одному витку, а резистор можно подобрать с гораздо большей точностью.

Ну и не забываем, что термостабильность резистора выше, чем феррита.

Далее подразумевается каскад на полевом транзисторе - только он способен напрямую подключиться к кварцевому фильтру, не шунтируя его собой. Схема включения, естественно, с общим истоком, позволяющая согласовать высокоомный выход кварцевого фильтра с низкоомным входом драйвера линейного усилителя мощности.

В истоковой цепи стоит RC цепь, позволяющая корректировать напряжение затвор-исток для выбора рабочей точки транзистора. Одновременно это и цепь термостабилизации каскада. Но применённый тут транзистор КП303И замечательно работает и вовсе без такой цепи.

§3.2.2 Вторая печатная плата.

Файл в фомате .lay6 тут. Он же в виде рисунка (кликабельно):

Как и прежде, вид показан со стороны дорожек. Детали находятся с обратной стороны, и там металлизация сохранена полностью (используется как масса). Ножки деталей в голубых отвестиях припаяны и к дорожкам печатной платы, и к сплошной металлизации. Отверстия без голубых кружочков со стороны металлизации раззенкованы.

Плата SSB формирователя с установленными деталями:

При проектировании схемы SSB формирователя автор предполагал иной вариант реализации линейного усилителя мощности, на MOSFET транзисторах. Драйвер к нему планировался с высоким входным сопротивлением.



Но всё вдруг сложилось совсем иначе.

В результате задним числом пришлось дополнить SSB формирователь эмиттерным повторителем (это каскад поверх зелёных клеточек), которого нет на фото печатной платы.

Пришлось резать дорожку, ведущую к контактному штырьку, и допаять навесным монтажом транзистор с резистором, как это изображено на картинке.

В топологию печатной платы этот каскад добавлен.
Фото платы с топологией не совпадают.

§3.2.3 Настройка платы SSB формирователя.

В первую очередь следует определиться с настройками компрессора.
Как помните, они задаются двумя резисторами:

Степень компрессии 4:1 рекомендуется на зарубежных радиолюбительских форумах. Достигается это впаиванием в качестве R2 резистора 51 kΩ (верхний из зелёненьких на фото).

Напряжение отсечки «шумового затвора» выбрано около 5-6 mVpp.
Замеренное значение R1 составило 4500 Ом.

Смешные зелёные резисторы ещё советские, ставились в малогабаритную околовоенную аппаратуру на рубеже 70-80 годов. Что-то типа современных SMD, но только с выводами. Наконец-то пригодились :)

Все детали на плате распаиваются сразу, за исключением конденсатора, заземляющего 2 ногу чипа SA612AN (его вывод к массе не припаивается, оставаясь висеть в воздухе), и трансформатора - пока он не впаивается вообще.

Последовательность настройки такая:

На повисший в воздухе вывод конденсатора подают от внешнего генератора сигнал амплитудой около 20-30 mVpp, и частотой, на которой передатчику положено работать. При построении приёмного тракта мы определились, что это 3.688 MHz.

К любому из выходов модулятора (4 или 5 нога чипа SA612AN) подключаем осциллограф, и вращением подстроечного конденсатора добиваемся нулевых биений.

Теперь конденсатор на 2 ноге чипа можно запаять висящей ногой на массу. А так же припаять к 4 и 5 ногам чипа первичную обмотку трансформатора. Вторичную подключаем одним выводом на массу, а вторым на осциллограф.

На вход компрессора подаётся сигнал частотой 1 kHz, и амплитудой 200 mVpp. На первой ножке чипа амплитуда сигнала должна быть близкой к 100 mVpp. Это максимальный сигнал, что там будет, и, по наблюдениям местного автора, используемая микросхема ещё находится в линейном режиме. Сигнал большей амплитуды подавать не стоит - исходя из этих соображений делитель на выходе компрессора и спроектирован.

Теперь давайте смотреть, что нам покажет осциллограф на выходе трансформатора. У местного автора осциллограф не ахти, уж не обессудьте.

При отсутствии балансировки (балансировочный резистор изначально стоит в каком попало, случайном положении) осциллограф обнаружит обычную амплитудную модуляцию, весьма близкую к стопроцентной:

Однако, установив подстроечным резистором одинаковый потенциал на базах транзисторов внутри микросхемы, подключённых к ножкам 1 и 2, на выходе чипа мы получим уже вот такое (сигнал отмасштабирован до той же амплитуды для лучшей рассматриваемости, на самом деле он будет меньше примерно вдвое):

Физически из сигнала изъята несущая, и верхняя синусоида, образующая АМ сигнал, как бы «упала» на нижнюю. И далее синусоиды идут в противофазе, симметрируясь относительно оси. Так выглядит DSB сигнал (Double Side Band).

Настройка модулятора как раз и заключается в том, чтобы органом балансировки добиться картинки, максимально похожей на второй рисунок.

Если вдруг окажется, что вращением подстроечного резистора (1 kΩ на схеме) не удаётся получить такую картинку, а наиболее близкая к ней, когда чётные полупериоды минимально отличаются по амплитуде от нечётных, достигается при крайнем положении подстроечного резистора, значит, «добавочный» резистор имеет неверный номинал.

После того, как «добавочный» резистор подобран, балансировка должна достигаться в положении подстроечного резистора, близком к среднему. Чуть позже его потребуется ещё раз подкрутить. И надо, чтоб было, куда крутить.

Теперь хочется убедиться в штатной работе кварцевого фильтра.

Для этого первичная обмотка отпаивается от ножек микросхемы модулятора, а вторичная подпаивается к фильтру. Сквозь колечко трансформатора продеваются два витка временной обмотки, которая подключается к 50-омному выходу генератора сигналов. 100 mVpp амплитуды достаточно, частота пусть варьируется от 3.684 до 3.689 MHz.

Осциллограф цепляется на выход схемы. Гоняя сигнал генератора по частоте, амплитуду ВЧ сигнала оцениваем осциллографом, и фиксируем на графике. Вот как это должно выглядеть:

Вертикальная ось логарифмическая, её размерность в dB.
Это пронормированный ВЧ сигнал на выходе формирователя SSB.

QER фильтр передатчика аналогичен кварцевому фильтру приёмника. Если правый скат графика пересекается с частотой опорного генератора 3.688 MHz в районе -25 dB, всё нормально. Но ежели это происходит выше по оси ординат, значит, все ёмкости кварцевого фильтра надо увеличить.

Обратное тоже справедливо. Если между частотой опорника и графиком на уровне 3 dB больше 300 Hz, или по уровню 6 dB больше 200 Hz, то график надо подтащить правым скатом к частоте опорника. Как Вы уже понимаете, для этого ёмкасти кварцевого фильтра придётся чуть уменьшить.

Восстанавливаем подключение первички трансформатора к модулятору.

В завершение настройки смотрим амплитуду ВЧ сигнала на выходе SSB формирователя, когда вход компрессора никуда не подключен. Он должен быть доли mVpp, и минимизируется резистором балансировки. Который подстроечный, 1 kΩ на схеме.

Если так оно и получилось, значит, плата спроектирована верно, деталюшки на ней размещены правильно, а печатные проводники разведены по уму. При макетировании этой же схемы на куске жести от консервной банки такого достичь не удалось - паразитные ёмкости были слишком велики.

По всем канонам радиотехники плату полагается накрыть ешё и четырьмя фигурными экранами, но мы уж не станем придираться к таким мелочам.

§3.2.4 Контроль SSB формирователя RTL-SDR донглом.

RTL-SDR донглом зовётся девайс на чипсетах RTL2832U и R820T, который по задумке должен показывать цифровое TV на экране компьютера, но с помощью специального драйвера используется для приёма всего Лоу Бэнда и УКВ любых видов модуляции, в том числе и в «цифре».

В данном случае местный автор использовал «RTL-SDR.COM v.3» донгл, с режимом Direct Sampling, что позволяет принимать КВ без конвертера.

Правда, входные напряжения донгла микровольтные, а на выходе SSB формирователя присутствуют аж сотни mV. Так что на антенное гнездо донгла накручиваем аттенюатор -86 dB с ослаблением 20 тысяч раз, тем самым преобразуя сотни mV в десятки µV.

Пока не подавая питание на SSB формирователь, на экране SDR приёмника мы тем не менее видим вот такую панораму примыкающего к частоте радиоканала участка:

Небольшой пик на 3.688 MHz является артефактом компьютерной обработки SSB сигнала. Он всегда присутствует на месте опорного генератора. Даже когда вход донгла закорочен или ни к чему не подсоединён.

Теперь включаем питание SSB формирователя.
Но на вход компрессора речевого сигнала пока ничего не подаём:

На частоте радиоканала 3.688 MHz появляются остатки несущей.
Амплитуда пика на спектре немного увеличивается.
На всех рисунках частота радиоканала обозначена красной линией.

Далее на вход компрессора речевого сигнала требуется подать звуковой спектр, с запасом перекрывающий радиоканал по ширине. Но просто покричать в микрофон не получится - частотного диапазона человеческого голоса для этого не хватает.

Как один из возможных вариантов, можно использовать генератор низких частот, линейно меняющий частоту от 10 Hz до 3 kHz за 100 ms. Амплитуда сигнала 100 mV.

SDR приёмником такой SWEEP сигнал воспринимается как спектральный.
И отображается так же:

Сперва пара очевидных оговорок:

1. Наш «прибор» далёк от совершенства. Восьмибитный АЦП позволяет реализовать приёмник с динамическим диапазоном чуть более 40 dB (теоретически 48 dB). АЧХ кварцевого фильтра с динамикой не менее 70 dB мы видим только вот в таком сильно искажённом виде, саму на себя не похожую.

   Кроме того, «поехал» вверх базовый уровень шума.
   Это перегрузка по входу.
   Посему вертикальной шкале доверять нельзя, она уже неадекватна.

2. Вершина АЧХ в полосе пропускания в действительности не такая зубастая, и при медленном изменении модулирующего сигнала по частоте огибается плавно. Быстрое изменение модулирующей частоты не позволяет «прибору» отобразить истинную картину. Медленная же развёртка уже не передаст всю АЧХ на одном рисунке.

А теперь несколько полезных наблюдений:

1. Верхней боковой полосы мы тут вообще не видим.
   Она тонет в шумах.

   Более того, базовая шумовая линия в этом месте немного проваливается вниз, в полном соответствии с АЧХ фильтра - правый скат у него круче левого.

2. Чуть более светлой полосой на тёмном фоне выделены 2700 Hz спектра.
   Частота левой границы 3.6852 MHz.
   Частота правой границы 3.6879 MHz.

   Несмотря на исходную модуляцию вплоть до 3 kHz, кварцевый фильтр срезал всё, что удаляется от частоты несущей более, чем на два kHz.

3. АЧХ в полосе пропускания близка к горизонтальной.
   Кварцевый фильтр спроектирован и выполнен верно.

   На медленной развёртке АЧХ весьма точно повторяет последний график из предыдущего параграфа, снятый вручную по точкам с помощью осциллографа.

Таким образом, RTL донгл во взаимодействии с SDR приёмником позволяет убедиться в работоспособности SSB формирователя, и воочию увидеть получившийся LSB сигнал.

Откровенные дефекты LSB сигнала мы бы обнаружили сразу.

§3.2.5 Спектральная чистота SSB сигнала.

Не составляет труда настроить донгл на частоту 7.376 MHz.
Это вторая гармоника частоты гетеродина:

Как видим, вторая гармоника присутствует.
Сам сигнал удвоен по полосе, то есть 4 kHz вместо 2 kHz, что логично.
Правда, оценить его уровень по нашему «прибору» затруднительно.

Спуры на частотах 7.374 MHz и 7.378 MHz аппаратные. При выключенном SSB формирователе они тоже видны на спектре.

А вот присутствие третьей гармоники 11.064 MHz уже не обнаруживается:

Более высокие гармоники на спектре тоже не сыскались.

§3.2.6 Подавление несущей.

Так как донгл в качестве измерительного прибора не более чем показометр, то далее по осциллографу замеряем амплитуду ВЧ сигнала на выходе платы SSB формирователя сначала без входного сигнала, а затем с килогерцовым сигналом на входе (никакого другого под рукой нет) при его амплитуде в 100 mVpp.

Разница составила 47 dB.
Это и есть уровень подавления несущей.

Минутка бухгалтерии:

§3.3 Линейный усилитель мощности.

§3.3.1 Выбор транзисторов для усилителя мощности.

Любой знаток номенклатуры ВЧ транзисторов, обычно используемых в КВ передатчиках, вероятно, сильно удивится дальнейшему выбору. Но ранее были задекларированы два важных критерия - максимальная доступность и дешевизна комплектующих.

Все магазины Страны буквально завалены очень дешёвыми транзисторами 2N2222. Полвека их клепали миллиардами, и они точно не дефицит. Вещь вообще культовая, типа советских КТ315.

Причём, как показала контрольная закупка, разброс по параметру h_FE у 2N2222 совсем небольшой. Так, на 100 рублей в оффлайне было куплено 25 штук 2N2222, и коэффициент передачи по китайскому мультиметру у 80% из них намерился чётко в районе 235±5. Цена на Али и того смешнее - 85 центов за сотню.

Альтернативно может быть использован столь же доступный транзистор BC547 более поздней разработки. Но с ним местный автор экспериментов не ставил, ибо сердце успокоилось на 2N2222, и больше квеста не просило.

Может показаться странным применять явно маломощные транзисторы, заведомо не вытягивающие даже ватт мощности. Значит, пришло время познакомиться с работой Harry Lythall (SM0VPO) «QRP HF Linear Amplifier». Это короткая, но культовая статья, из которой следует, что транзисторы возможно параллелить, суммируя их мощность.

Кстати, небольшой ликбез по усилителям мощности от того же автора, дабы далее по тексту понимать, что происходит.

§3.3.2 Усилитель мощности.

Давайте не будем ничего выдумывать, и воспользуемся схемотехникой SM0VPO из публикации по ссылке выше. Но только в первоисточнике речь шла о мощности 500 mW, а нам нужно вдвое больше. Так что увеличим число транзисторов в каждом плече тоже вдвое:

Для трансформаторов применим уже знакомые нам «советские» ферритовые кольца. На входе пусть будет одинокое кольцо, на выходе парочка, включенные «биноклем», как в первоисточнике. Каждая из обмоток любого трансформатора содержит по одному витку, за исключением обмоток, подключённых к базам транзисторов (там по два витка).

Местный автор не нашёл в своих запасах достаточное количество резисторов по 10 Ω, как указано в первоисточнике, поэтому поставил в эмиттеры транзисторов по 11 Ω. Это цепь обратной связи для выравнивания тока через транзисторы, если их коэффициент усиления по току различен. Из этих соображений всё-таки рекомендуется промерить h_FE, и отобрать в данный каскад экземпляры с примерно одинаковым значением.

Диод, стабилизирующий напряжение на базах всех транзисторов на уровне 650 mV, взят тот же, что трудится варикапом в приёмнике. Из того, что было под рукой - 1N4003S хорошо подошёл. Вероятно, любой другой из серии 1N4001-1N4007 будет не хуже (по даташиту они совершенно однотипны).

Теперь хотелось бы знать, насколько такая схема хороша для линейного усиления сигнала. Кратковременно подавая сигнал на вход, и фиксируя выходной сигнал на нагрузке 50 Ω осциллографом, снимем передаточную характеристику по точкам. Кратковременно потому, что пока транзисторы не снабжены радиатором.

В двойных логарифмических координатах, когда амплитуда напряжения на входе и на выходе выражена в dBm, при напряжении питания 12 Вольт получаем такой график:

Сигнал на вход подавался с генератора, частотой 3.687 MHz.
Сам сигнал синусоидальный (несущая, как при CW манипуляции).
Это эквивалентно LSB сигналу с килогерцовым звуком в тракте.

Возрадуемся, ибо график просто шикарный.

На увеличенном методом прокликивания графике видно, что он линеен вплоть до значений 1.7 Ватт, а на уровне Ватта и менее с линейностью у каскада никаких проблем точно нет. Пока что согласование с нагрузкой (безиндукционный резистор сопротивлением 50 Ω) вряд ли хорошее, и всей мощности каскад заведомо не отдаёт, но это просто прикидка применимости схемы.

Динамический диапазон по мощности на линейном участке этого графика составляет шесть порядков, от микроватта до ватта. Это отрезок от -30 до 30 dBm на вертикальной шкале. Разница между показаниями осей для любой точки графика, то есть усиление каскада по мощности, составляет ~10 dB.

Изменение частоты в пределах от 3 MHz до 5 MHz на поведении кривой никак не сказывается - каскад широкополосный, и на любом участке 80-ти метрового любительского диапазона отдаст одинаковую мощность.

Завал снизу по частоте заметен в районе 2.5 MHz.
Что происходит выше по частоте, неведомо.
Генератор работает лишь до 5 MHz, а другого в доступе нет.

§3.3.3 Драйвер усилителя мощности.

Драйвером называют каскад, предшествующий усилителю мощности. На него приходится основное усиление, так как 10 dB усилителя мощности совершенно недостаточно.

Обычно в драйвере ставят однотактный каскад, работающий в режиме класса А, при немаленьком коллекторном токе покоя, который для пущей важности ещё и рассчитывается. Как и весь каскад целиком.

К сожалению, местный автор не владеет магией подобных вычислений, хотя логарифмическая линейка у него есть. Так что он тупо подобрал все три резистора вот такой хрестоматийной схемы. Она включается перед каскадом линейного усилителя мощности, а коллекторная катушка из 5 витков служит первичной обмоткой входного трансформатора.

Технология подбора резисторов такая.

R1 отвечает за линейность усиления. Изменение амплитуды на входе в два раза должно приводить к двухкратному же изменению сигнала на выходе. Причём во всём динамическом диапазоне, а не только на малых сигналах.

От R2 зависит симметричность усиления верхней и нижней полуволны сигнала. На осциллографе симметрия видна прекрасно. Опять-таки, смотреть её лучше на максимальных сигналах.

R3 определяет усиление каскада.

Понятно, что все три резистора взаимозависимы, и каждый из них влияет на выбор рабочей точки транзистора. Но в ходе итерационного процесса номиналы резисторов всё-таки подбираются так, что и усиление будет линейно, и по чувствительности усилитель мощности сопряжётся с SSB формирователем. У которого на выходе сигнал амплитудой 200 mVpp.

Коллекторный ток транзистора получился 5 mA с небольшим.
Поэтому радиатор транзистору вообще не понадобился.

Сквозная передаточная характеристика обоих каскадов вышла такой:

Суммарное усиление двух каскадов составляет 42 dB. У двухтактного, как мы помним, усиление всего 10 dB, так что на драйвер приходится 32 dB.

Теперь давайте критически посмотрим на получившуюся совокупную передаточную характеристику обоих каскадов.

Как мы помним из графика такой же передаточной характеристики речевого компрессора, звуковой сигнал у него на входе менялся от примерно 5-6 mVpp (уровень срабатывания «шумового затвора») до 200 mVpp (уровень срабатывания лимитёра). Итого динамический диапазон голоса составляет, грубо говоря, 30 dB.

На тот случай, когда компрессирование вообще выключено (а почему бы и нет?) динамического диапазона линейного усилителя мощности хватает для передачи некомпрессированного голоса. При включенном компрессоре, когда динамика менее 10 dB, тем более.

Именно в силу этих соображений нет смысла рисовать график для мощностей менее 1 mW. Такой режим работы просто не реализуется.

При проектировании и построении линейных усилителей мощности так же всегда смотрят на так называемую «однодецибельную точку компрессии», в которой усиление падает на 1 dB. Конкретно тут она лежит за пределами отрезка 0-30 dB вертикальной оси, так что усилитель получился ещё и кошерный.

§3.3.4 Антенный гармониковый фильтр.

Физические причины, заставляющие применять антенный фильтр, очень простые. Как бы мы ни подбирали рабочие точки транзисторов, всё равно любой реальный усилитель нелинеен, и искажает даже самую идеальную синусоиду, поданную ему на вход. Просто вспомните усилители мощности звуковых частот, и хайп вокруг параметра КНИ (как вариант, КГИ).

На высокой частоте заставить усилитель не порождать гармоники сигнала ещё труднее, тем более, что сам сигнал промодулирован голосом, то есть случайной функцией. Любой, кто учился в универе, и хотя бы смутно помнит предмет «высшая математика», никогда не забудет ряды Фурье и разложение периодических функций этими самыми рядами. Гармоник там получается - мама не горюй.

Только военные склонны не особо озадачиваться фильтрацией сигнала в своей аппаратуре, ограничиваясь согласованием передатчика с антенной. Энергетика им важнее каких-то там помех.

А вот всем остальным и регламент радиосвязи, и сложившаяся практика, предписывают подавлять гармоники сигнала в тысячу раз, или на 60 dB.

Конструкторы QRPP передатчиков сильно не фанатеют, и обычно ограничиваются вот такой схемотехнической конструкцией.

Поскольку в катушках антенного фильтра хочется получить хоть какую-то добротность, придётся сходить на АлиЭкспресс, либо в какой-то другой магазин, и поискать там сердечники из карбонильного железа.

§3.3.4.1 Выбор материала для индуктивностей фильтра.

Есть несколько систем маркировки сердечников из карбонильного железа, наибольшее распространение из которых получила амидоновская:

Маркировка довольно интересна - кольцо кладут на плоскость, и всё, что видно, окрашивают в один цвет. То, на чём кольцо лежит, либо не окрашивается вовсе (в табличке это символизируется точками), либо красится во второй цвет.

В первом столбике приводятся номера рецептур, их ещё называют «материалами». В них как-то надо ориентироваться, так что давайте используем научный подход. Рассмотрим самый важный параметр - частотную дисперсию магнитной проницаемости µ для разных рецептур карбонильного железа.

Наиболее интересны материалы для радиочастотного применения (RF).
Их можно использовать во всём КВ диапазоне, вплоть до УКВ:

Кардинально иным образом ведут себя материалы, нацеленные на работу в преобразователях мощности (PC). Зависимость магнитной проницаемости от частоты у них ярко выражена:

Вроде бы на частоте радиоканала можно использовать любой материал, оценив его магнитную проницаемость по этому графику. Хотя самые стабильные материалы с 1 по 17. У них фактически нет зависимости µ от частоты в интересующем нас диапазоне.

Однако, через катушку будет протекать существенный ток, создающий в кольце неслабое магнитное поле. Оно уменьшает магнитную проницаемость материала, изменяя индуктивность самой катушки, и напрочь расстраивая тем самым фильтр. Вот посмотрите на график зависимости магнитной проницаемости карбонильного железа от напряжённости магнитного поля для RF материалов:

Аналогичные зависимости для PC материалов:

Учитывая, что на колечке из карбонильного железа придётся мотать катушку индуктивностью 2 µH или чуть больше, и в ней не должно быть много витков, дабы они все на кольце умещались, магнитная проницаемость кольца обязана быть от 10 и выше.

Критически посмотрев на два предыдущих графика, можно согласиться только на 2 и 14 материалы. Они воистину хороши.

Теперь определимся с размером кольца:

По размерам вполне подойдут кольца T37, T44, T50. Далее через тире должна быть написана марка материала, то есть 2, либо 14.

Кольцо T37-2 с его 10 единицами магнитной проницаемости и 27 витками обмотки (максимальное число витков провода диаметром ½ мм), при токе через обмотку в 1 Ампер создаёт внутри себя магнитное поле в 33 Эрстеда. Судя по графику, для второго материала это вполне рабочий режим. У колец большего диаметра тем более никаких проблем не возникнет.

На АлиЭкспрессе легко сыщется лот из пяти красных колечек T37-2, причём он безальтернативен. Чего-то ещё столь же подходящего местный автор на момент написания статьи там просто не нашёл. Да, есть какие угодно материалы, но кольца из них продаются лотами от сотни штук, за несуразные деньги. Так что только вот это:

Понятно, что это не оригинальные амидоновские кольца, но работают они всё равно хорошо. В оффлайне у местного автора в его деревне ничего даже близко похожего просто нет.

Даташит T37-2.

§3.3.4.2 Расчёт фильтра гармоник.

Для вычисления номиналов емкостей и индуктивностей фильтра гармоник необходимо определиться с типом фильтра (Баттерворта или Чебышева), и воспользоваться справочными таблицами или номограммами. Либо одной из многочисленных программ-калькуляторов, что много проще.

Пусть такой программой будет RFSim99 - она легко гуглится.
Причём даже есть версия на русском языке.

a) Классический вариант антенного фильтра.

Нажимаем в программе «Tools», «Design», «Filter», и формируем фильтр Чебышева с указанными параметрами.

Кнопка «Simulate» перенесёт схему в редактор, и отобразит её АЧХ в диапазоне частот (красная линия S21), а так же коэффициент отражения (синия S11):

Теперь надо научиться пользоваться программой - выставлять диапазон частот и амплитуд (тут они в dB), количество расчётных точек графика, перемещать рабочий курсор окна на нужную Вам частоту.

Сразу обратите внимание, что фильтр Чебышева с частотой среза 4.6 MHz «из коробки» на частоте 10 MHz обеспечивает затухание 40 dB. Но главное не это, то есть не красная кривая.

Крайне важно, чтобы фильтр гармоник был согласован по сопротивлению как с передатчиком, так и фидером. То и другое имеет волновое сопротивление 50 Ω, так что и фильтр на рабочей частоте радиоканала 3.687 MHz тоже должен иметь такое же сопротивление.

Следите за синей линией - чем ниже она спадает на графике хитрым образом, тем ближе сопротивление фильтра на концах к 50 Ω.

Для того, чтобы частота радиоканала попала на некую ось симметрии синей линии, и подбирается частота среза фильтра при его проектировании. Именно поэтому она выбрана равной 4.6 MHz, а не какой-либо другой.

Но это мы смотрим окно «Square grid». По кнопке «Smith chart(Z)» доступно то, что нам особенно интересно. Движок курсора можно погонять по частоте, и найти крайние точки, когда сопротивление фильтра выходит за границы интервала 50±5 Ω:

Таким образом, «готовый» фильтр удовлетворительно работает в диапазоне частот 2.432-4.487 MHz, но с отклонением сопротивления ±10%.

б) Антенный фильтр с конденсаторами стандартных номиналов.

Всё прекрасно, вот только у нас передатчик на фиксированную частоту. Тем не менее, как должна себя вести синяя кривая, понятно: опускаться на рабочих частотах как можно глубже, создавая ямку максимальной ширины.

Местный автор рискнул модифицировать фильтр таким образом, чтобы номиналы конденсаторов получились постандартнее, а индуктивности с учётом выбранных колец T37-2 были мотабельные. Вот схема и АЧХ такого фильтра гармоник:

Затухание на частоте 10 MHz составляет почти 44 dB. АЧХ на частоте радиоканала имеет подъём, а сопротивление фильтра там чисто активное, 50 Ω.

Зона идеального согласования 50±2 Ω простирается от 3.23 до 4 MHz:

Этого достаточно, чтобы при небольших отклонениях деталей от номинала всё равно получить хороший результат. Естественно, конденсаторы и индуктивности перед установкой в фильтр лучше всё-таки промерить. Если есть чем.

Подобный подход именуется как SVC (расшифровывается как «конструкции с конденсаторами стандартных номиналов»). Можете погуглить программы типа «SVC Filter Design» и аналогичные.

Местный автор честно подобрал наиболее близкие к 1 nF конденсаторы, и намотал на двух сердечниках T37-2 по 23 витка медного провода диаметром ½ мм индуктивностью ровно 2.05 µH. Обратите внимание на эти катушки:

При одинаковой индуктивности пришлось им сделать разное межвитковое расстояние, что говорит о неодинаковости магнитной проницаемости колец. Таков «китайский амидон».

Так как проволока недостаточно жёсткая, во избежание смещения витков они закреплены эпоксидным клеем. Индуктивность катушек при этом не меняется, либо изменения настолько малы, что не фиксируются прибором.

§3.3.5 Антенный коммутатор приёмника.

Обычно антенну от приёмника к передатчику переключают с помощью реле. Но где же в провинции сыскать мелкую релюшку на вполне определённое напряжение, да ещё и пригодное для работы в ВЧ цепях, то есть с малой ёмкостью контактов?

Наверное, проще эмулировать ту релюшку ключами на транзисторах.
Например, так:

Антенна приёмника коммутируется MoSFET транзисторами BS170.
Можно применить и более доступные транзисторы, например, 2N7000.

Коммутатор представляет собой два ключа, нижний по схеме из которых замыкает антенну приёмника на массу в режиме передачи, а верхний наоборот, в режиме передачи размыкается.

В режиме приёма активность у ключей противоположная (верхний замкнут, нижний разомкнут), а совокупно они эмулируют собой перекидной переключатель, пусть и не идеальный.

Проявив мудрость, мы можем не просто замыкать и размыкать верхний ключ, подав на его управляющий вход напряжение +6 Вольт со стабилизатора платы приёмника (оно выведено на резистор подстройки частоты радиоканала). Вполне возможно лишь приоткрыть этот ключ регулируемым напряжением, получив тем самым электронный аттенюатор с затуханием от 0 до 25 dB - достаточно добавить ещё один переменный резистор.

Аттенюатор получается с довольно плавной регулировкой.
Лишним он точно не будет.

§3.3.6 Третья печатная плата.

Итак, полная схема линейного усилителя мощности вышла такой:

Кроме рассмотренных ранее каскадов, на схеме можно видеть стабилизатор 78L06, подачей напряжения +12 Вольт на который через контакт «+12V TX» передатчик включается. На коллекторы линейного усилителя мощности напряжение +12 Вольт подано всегда, ибо коммутировать серьёзный ток - не самая хорошая идея.

Топология печатной платы (исходник в формате .lay6):

В антенном фильтре каждый конденсатор набран из трёх для точности подбора номинала. А так же заметны несколько «левых» элементов, на схеме отсутствующие. Это допы, про них будет отдельный разговор.

По центру что-то малопонятное. Это лежбище транзисторов:

Маленький кусочек дюральки под транзисторами - вовсе не радиатор.

Поскольку транзисторы положено прижимать к настоящему радиатору, для чего в плате предусмотрены отверстия, а с той стороны платы напротив них надёжно припаяны гайки под стягивающие винты, в процессе прижимания плату неизбежно выгнет дугой. Для противодействия чему и придумана эта пластинка.

Керамические конденсаторы рядом с транзисторами изображают собой SMD. По традиции полагается запаять его одним концом прямо к выводу средней точки первичной обмотки выходного трансформатора, а вторым к массе. Местный автор с SMD компонентами не дружит, потому вот так.

Над транзисторами местный автор тоже предварительно поглумился.

С одной стороны они исходно плоские (там, где нанесена маркировка), а вот с другой похожи на фрагмент цилиндра. Если их этим цилиндром класть на пластину, транзисторы по ней будут кататься. Так что автор взял, да и спилил этот полуцилиндр надфилем к чёртовой матери. Получился плоский транзистор толщиной 3 мм, и он гораздо лучше, чем выпуклый.

Ибо сопромат нам внушает: зажимая плоскую вещь промеж двух пластин, мы получаем совершенно предсказуемое распределение деформационных напряжений, нежели чем будем давить на кратно меньшую по площади поверхность цилиндра. А внутри ещё и кристалл, выделяющий тепло.

Далее массив распаянных транзисторов пошоркан о мелкую наждачную бумагу, чтобы образуемая ими поверхность вышла плоской, и идеально прилегала к радиатору. Если какой-то транзистор имеет незатёртую маркировку, значит, он тоньше остальных, и надо шоркать дальше.

§3.3.6.1 Замечание о большом и толстом радиаторе.

В качестве радиатора используется сплав с хорошей теплопроводностью, толщиной 5-6 мм и размером с плату. Тут может возникнуть вопрос, зачем радиатор столь велик, если в прототипе радиатора вообще не было.

Объяснение этому сыщется.

Пока передатчик работает на согласованную нагрузку, транзисторы не сильно горячие, и им хватит совсем небольшого радиатора. Потому как на транзисторах в подобной схеме может рассеиваться мощность порядка 1/20 от подводимой.

Но как только с антенной что-нибудь случится, и мощность «не пойдёт» в неё, в фидере возникнет так называемая стоячая волна. Импеданс нагрузки для передатчика станет иным, и на бедных маленьких транзисторах начнёт рассеиваться уже вполне серьёзная мощность. Без эффективного радиатора они просто не выживут.

Так что избыточно большой и вроде бы не очень нужный радиатор работает спасателем в непредвиденных (аварийных) ситуациях.

§3.3.6.2 О правильном феррите для выходного трансформатора.

Местный автор лелеял робкую надежду на возможность применения во всей конструкции одной марки ферритовых колец. Тех самых, копеечных, из феррита с µ=2000, имеющихся в любом магазине радиодеталей. Это было бы шикарно.

Да, так делать можно, но значение относительного тангенса угла магнитных потерь для этой марки феррита на частоте радиоканала оказывается большим. Сравним графики для отечественных ферритов разных марок:

Из рисунка следует, что трансформатор на ферритовых кольцах с µ=400 или ниже будет греться существенно меньше, нежели на кольце с µ=2000. Если продолжить ход зависимостей на глазок.

Сегодня в промышленной и любительской технике в усилителе мощности практически безальтернативен амидоновский «бинокль» (по-научному трансфлюктор) марки BN-43-202. Есть и поменьше, но у них дырочки, сквозь которые надлежит продевать проволоку, слишком уж мелкие. Хотя по науке медь проводов должна заполнять собой весь просвет отверстий.

Однако, цены на амидоновский феррит совершенно не гуманные.
И даже на китайские реплики.

Правда, если внимательно посмотреть на арматуру контуров ПЧ из прошлого века, можно узреть ферритовую трубку размером 10*7*12. Замер магнитной проницаемости позволяет предположить, что феррит там марки М300НН. Хотя вроде бы таких значений µ серийно и вовсе не выпускалось.

Оказалось, две таких трубки запросто заменяют амидоновский «бинокль» семейства BN-43. Причём это не извращение местного автора, примеры использования ферритовых трубок от ПЧ контуров именно в выходных трансформаторах усилителей мощности есть. Люди снимали с точно такой же пары трубок целых 8 Ватт мощности.

§3.3.6.3 Настройка выходного сопротивления передатчика.

С этого места начинается вуду, которое непременно следует постичь.

В электро- и радиотехнике передача мощности от одного устройства к другому проистекает без потерь, если внутреннее сопротивление источника в точности равно сопротивлению нагрузки. В случае ВЧ техники говорят о волновом сопротивлении, либо импедансе.

Мы уже сталкивались с аналогичной задачей на примере согласования кварцевого фильтра - вспомните, сколько там было суеты с согласующими трансформаторами. А теперь необходимо добиться волнового сопротивления на выходе передатчика в точности 50 Ω для идеального согласования с фидером.

Хорошо бы знать получившееся выходное сопротивление передатчика.
Но замерить его напрямую нельзя. Только как-нибудь косвенно.

Самый простой метод - подать на вход платы усилителя синусоиду с частотой радиоканала 3.687 MHz фиксированной амплитуды 200 mVpp, а к выходу подключать безиндукционные резисторы разного номинала. Максимум мощности выделится на том резисторе, номинал которого равен выходному сопротивлению усилителя.

Внимание!

На время коммутации нагрузки напряжение питания с усилителя мощности снимается - без нагрузки усилителю работать не положено.

Так как напряжение на резисторе проще всего мерить осциллографом, прямо от пика до пика, что обозначается как Vpp (в конце статьи есть словарик), мощность, рассеиваемая на резисторе, вычисляется по формуле:

Если считать лень, имеется калькулятор, в котороом нужно указать V_pp в соответствующем поле, потом поставить омы «произвольного импеданса», и активировать его поле радиокнопкой. В поле «Watts» будет корректно рассчитанная мощность.

График полученной зависимости демонстрирует явный экстремум (кривая интерполирована сплайнами, не спрашивайте, отчего она проведена именно так):

Кстати говоря, при отбирании от девайса трёх ватт ВЧ мощности, его КПД составляет 50-60%. Это уже похоже на то, что должно получиться по фень-шую.

Выходной трансформатор намотан явно удачно - передатчик по выходу получился строго 50-омный. Правда, читателю вряд ли понятно, из каких соображений на схеме передатчика в первичных обмотках трансформатора по 3 витка, а во вторичной именно 5. Вот давайте это и уясним.

У местного автора есть логарифмическая линейка и остаточные инженерные навыки, поэтому он честно посчитал выходной импеданс транзисторного каскада, соединил нужное их число параллельно, и получил в итоге 18 Ω. Их надо трансформировать в 50 Ω. То есть умножить на 25/9. Но это по сопротивлению, а как такую математику свести к виткам?

Есть простое правило: коэффициент трансформации по сопротивлению равен квадрату от коэффициента трансформации по напряжению. Поэтому соотношение витков и должно быть 5:3. Возведите в квадрат оба числа, и получите 25:9.

Если в Вашем случае на тестовом трансформаторе (пусть он будет для определённости именно таким, 3:5 по виткам) экстремум наблюдается не на 50 Омах, а при другом значении нагрузки, поделите сперва это значение на коэффициент трансформации по сопротивлению тестового трансформатора 25/9, чтобы узнать выходное сопротивление транзисторного каскада R_t.

Далее воспользуйтесь таблицей.
Найдите в первой колонке число, близкое к получившемуся R_t

Во второй колонке этой строки будет число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора, в третьей колонке - соотношение сопротивлений первичной и вторичной обмоток трансформатора.

Обратите внимание, в таблице отсутствуют варианты соотношений витков типа 11:21, благодаря которым изменение R_t в первой колонке от строки к строке могло бы быть более плавным. Но по литературным данным, индуктивности первичной обмотки трансформатора лучше всего находиться в диапазоне от 4-5 до 18-20 µH. В пересчёте на витки для данного дизайна трансформатора получается 3-6 витков первичной обмотки.

Два витка тоже, наверное, ещё будут работать достаточно хорошо.
Но 1:2 в таблице уже заменено на эквивалент 3:6

Теперь представим, что нам не повезло, и по графику зависимости мощности от сопротивления нагрузки мы увидели пик в произвольной точке оси абсцисс, в диапазоне от 20 до 100 Ом. Получится ли согласование с достаточной точностью подбором числа витков трансформатора?

Попробуем просчитать варианты с шагом 5 Ом.
Вот таблица результатов такой оценки:

Похоже, если с тестовым трансформатором 3:5 мы видим пик в любом месте графика, то трансформатор в принципе может быть пересчитан на выходной импеданс 50 Ω. Неудобным по индуктивности первичной обмотки является лишь пик на 85 единицах, но мы притворимся, что координата пика на 5 единиц больше или меньше.

Как видно из этой очень ценной таблицы, отклонение от идеальных 50 Ω выходного сопротивления в любом случае весьма небольшое. Практически же таким отклонением можно пренебречь - строго 50-омного кабеля Вы и не найдёте в природе.

§3.3.6.4 Оценка линейности усилителя мощности.

Теперь, при работе передатчика на заведомо согласованную нагрузку, с трансформатором из правильного феррита, имеет смысл переснять проходную характеристику усилителя мощности, чтобы определиться с её линейным участком, и тем самым понять, какую максимальную мощность развивает передатчик, не уходя в режим компрессии.

Снимать зависимость лучше всего в единицах dBm по обеим осям.
Мы это уже делали раньше при макетировании схемы.
Но теперь снизойдём и до формул.

dBm есть отношение мощности к 1 mW:

Выразим мощность P[W] через Vpp[V] посредством этой формулы:

Выходное напряжение от пика до пика по выделенной красным цветом формуле переведите в единицы dBm, и отложите на графике (или снова воспользуйтесь калькулятором). Входное напряжение берётся с 50-омного выхода генератора, амплитуда на котором так же от пика до пика задаётся с цифровой клавиатуры - формула применима и тут.

Получилась довольно приличная зависимость:

Коэффициент усиления здесь 46 dB (при прототипировании получалось 42 dB, но согласование с нагрузкой тогда напрочь отсутствовало), линейность приемлемая вплоть до 2 Ватт. Красная линия проведена поверх графика для того, чтобы иметь возможность наблюдать отклонение зависимости от линейной. При 2 Ваттах выходной мощности оно составляет менее ½ dB, хотя допускается 1 dB. Это так называемая «однодецибельная точка компрессии» - подходить к ней не стоит, так как интермодуляционные составляющие 3-го порядка начинают превышать допустимую норму -40 dB.

Любопытства ради зафиксируем и вот такую табличку с током потребления:

Длительный прогон при выходной мощности 2 Ватта показал, что резисторы в эмиттерах «силовых» транзисторов, их радиатор, а так же выходной трансформатор нагрелись до примерно одинаковой температуры в 40°. То есть при работе на согласованную нагрузку передатчик еле тёплый.

§3.3.6.5 Линейность усилителя мощности с фильтром.

Теперь смонтируем фильтр гармоник, антенный переключатель приёмника, датчик тока антенны (о нём чуть позже). Окончательный вид линейного усилителя мощности:

Из-за недостаточной жёсткости проволочных выводов катушек фильтра, сами катушки примотаны леской к кусочку одностороннего фольгированного стеклотекстолита, припаянного вертикально к печатной плате. Хорошо бы катушки разместить горизонтально на самой печатной плате, как принято в данной конструкции, однако места для этого не осталось.

Снимем передаточную характеристику усилителя мощности с фильтром:

По внешнему виду синусоида на выходе фильтра гармоник стала почти идеальной. Без анализатора спектра трудно делать какие-либо выводы, но, похоже, ФНЧ пятого порядка на «китайском амидоне» всё-таки работает неплохо. Вероятно, для наших скромных нужд подобного фильтра вполне достаточно.

Радиатор транзисторов и трансформатор на «бинокле» при длительном прогоне остались вообще холодными. Чуть греются теперь индуктивности фильтра гармоник.

Что же касается КПД с фильтром гармоник в тракте, то при 50 Ω нагрузке наблюдается вот что:

Казалось бы, КПД передатчика упал на 15-20%, и нечему тут радоваться. Но зато RTL-SDR приёмник, расположенный в паре метров от передатчика, работающего на полноразмерную End Fed антенну (по сути размещённый прямо в её ближней зоне) зафиксировал лишь намёки на излучение второй гармоники (7.376 MHz) при речевой передаче. Отметка на «водопаде» появляется только при постановке «тональника», то есть при концентрации всей мощности в предельно узкой полосе.

Видимо, антенный фильтр всё-таки достаточно хорош.

§3.3.7 Потери в электронном коммутаторе антенны.

Ранее было оговорено подключение антенного входа приёмника к антенным цепям передатчика через коммутатор на двух MOSFET транзисторах BS170. Пришла пора узнать, насколько такое решение работоспособно.

Нет ничего проще.
Вешаем на выход генератора аттенюатор -86 dB.
Работать будем с предельно малым сигналом.

Ранее мы уже оценивали чувствительность приёмника, и выработали для этого вполне приемлемую методику. Воспроизведём её в точности, но теперь подключим антенный вход приёмника не напрямую к генератору, а транзитом, через плату передатчика. Задействовав тем самым антенный коммутатор. На транзисторы антенного коммутатора, естественно, при этом поданы правильные управляющие напряжения.

Как оказалось, теперь с генератора через аттенюатор нужно подать не 20 mV_rms, а 23.2 mV_rms. Разница составляет 1.29 dB.

Итак, затухание в антенном коммутаторе на MOSFET составляет 1.29 dB
Чувствительность получается -105.7 dBm, или 1.16 µV_rms при 12 dB SINAD.
Либо -117.7 dBm (0.3 µVrms) MDS.

Был проделан и иной эксперимент, когда вместо приёмника фигурировал пятидесятиомный трансформатор 1:1 на ферритовом кольце, а измерения выполнялись посредством осциллографа на сигнале амплитудой 3 mVpp. Результат получился близкий, 1.27 dB затухания на антенном коммутаторе.

Если Вам такие потери кажутся слишком большими и не позволительными, ставьте вместо электронного коммутатора релюшку.

§3.3.8 Оценка достаточности достигнутой выходной мощности.

Выходная мощность передатчика на одночастотном синусоидальном сигнале (то есть пиковая) получается в районе полутора Ватт, но «на голосе» будет около Ватта. Возникает вопрос, насколько такой мощности достаточно для заявленной задачи.

Так как пустое теоретизирование нам абсолютно ничего не даст, придётся взять данные по примерно столь же простым аналоговым радиостанциям промышленного производства, работающих на близкой частоте, и свести в табличку основные паспортные данные по чувствительности, мощности, и дальности связи. Но все они будут из разряда «артефакт», ибо сегодня ничего подобного не производится:

Разглядывая табличку, стоит делать поправку на реалии того времени. Импульсных источников питания в каждой квартире тогда не было. И чем дальше в прошлое, тем длиннее получался радиоканал при менее совершенных комплектующих.

Потом этот момент стали оговаривать так: «в зависимости от местности и типа антенны, при удалении от промышленных объектов, телефонных и высоковольтных линий, радиостанция обеспечивает уверенную связь до 30 км».

Тут имеется ввиду лишь поверхностная волна - работа зенитным излучением не гарантируется ничем, кроме времени года и времени суток. Но когда связь пространственной волной становится возможной, на бескрайних сибирских просторах обыденной является связь между «Каратами» на 300 км. В условиях отсутствия помех, естественно.

Если «Радиостанция 151 палаты» по чувствительности, избирательности и выходной мощности не уступает советским артефактам из таблички, с эффективной антенной и при отсутствия помех (то есть вне населённых пунктов) от неё стоит ждать примерно того же. Связи пространственной волной до 100-150 км.

Но поскольку входные цепи селекции не в пример узкополоснее (в этом девайсе там кварцевый фильтр), влияние фоновой зашумлённости эфира должно быть сильно меньше. Возможно, откочёвывать с радиостанцией за пределы цивилизации не понадобится.

Традиционная смета на плату линейного усилителя мощности:

Глава 4. Блок логики и управления.

Поскольку «радио 151 палаты» собирается не по трансиверной схеме, а имеет отдельные приёмник и передатчик, с полностью независимыми трактами, в этом месте возникает одна проблема: переключение с приёма на передачу и обратно - процесс ничуть не мгновенный.

При снятии напряжения с каскадов они ещё какое-то время работают благодаря заряду в блокировочных конденсаторах по питанию, каких в высокочастотных цепях обычно немало. Так что при нажатии на кнопку передачи обесточенный приёмник напоследок квакнет, и этот квак уйдёт в эфир - микрофон живёт рядом с динамиком.

Обычно такая ситуация лечится введением в схему множества электронных ключей, шунтирующих каскады по входу и выходу, либо смещающих рабочую точку транзистора так, чтобы каскад не мог работать. Питание же каскадов не трогают вообще, избегая тем самым непредсказуемых переходных процессов, типа упоминавшегося выше квакинга.

Не исключая возможности применения электронных ключей, местный автор предлагает поступить чуть иначе. Не тупо коммутировать приёмник и передатчик с помощью кнопки тангенты, а управлять ими простенькой логической схемой, вносящей необходимую задержку на включение.

Самый простой вариант такого устройства на одном корпусе логики:

Что находится в тангенте (просто кнопка «приём-передача», или целая схема, как будет показано далее), пока не важно.

Понятно, что управляющую цепь можно повесить прямо на вход логического элемента, но так не делают. По фэнь-шую не полагается выводить вход КМОП логики за пределы родной платы, ибо извне может нагрянуть в гости статический заряд. Так что цепь буферируется транзистором. И непременно биполярным.

Буферный транзистор полезен так же и потому, что неведомо, как будет меняться падение напряжения на тангенте при просадке напряжения питания. Вполне возможно, в какой-то момент оно превысит напряжение срабатывания логического элемента, и реакции на нажатие кнопок не последует.

Это особенно актуально при работе логическим элементом триггера Шмитта, у которого есть гистерезис по входу. Формировать задержки удобно именно с его помощью.

Как это работает: при нажатии на кнопку тангенты приёмник выключается сразу, а спустя примерно треть секунды нижний по схеме таймер подаёт питание на передатчик. Отпускание же кнопки тангенты немедленно обесточивает передатчик, и треть секунды спустя включается приёмный тракт, за что отвечает верхний по схеме таймер.

Обе задержки по времени регулируются независимо друг от друга, и могут быть выставлены произвольно изменением номиналов RC цепи.

Схема спроектирована так, чтобы при включении питания всего девайса конденсаторы таймеров были разряжены в ноль, и не происходило спонтанного кратковременного включения передатчика или приёмника.

Изначально предполагалось, что и передатчик, и приёмник будут коммутироваться прямо по питанию электронными ключами. В качестве каковых ничего лучше MOSFET транзисторов не придумать. Конкретно тут нужны транзисторы с P-каналом, на коммутируемый ток не менее ампера.

Внезапно оказалось, что маломощных P-канальных транзисторов с низким сопротивлением канала в открытом состоянии в нормальных корпусах местный магазин предложить не смог, и придётся идти в гости к китайцам. Там были выбраны самые дешёвые AO3401 (даташит), но, к сожалению, они в SMD корпусе:

На самом деле вместо них возможны даже PNP транзисторы, работающие в режиме насыщения. Но тогда придётся потратить несколько лишних миллиампер, что для переносной техники не является разумным. И падение напряжения на коммутирующем транзисторе будет в разы больше, чем на MOSFET.

На вывод «+12V RX» подключен стабилитрон с диодом - это цепь контроля и индикации напряжения батареи. Вещь крайне полезная, но относится к дополнительному оборудованию, про что речь будет далее.

§4.1 Четвёртая печатная плата.

Давайте вспомним, что усилитель низкой частоты приёмного тракта всё ещё не был воплощён в железе. Имеет смысл заселить его на плату блока логики, тем более, что всей той логики лишь один микросхемный корпус, да немножко рассыпухи.

Топология печатной платы (исходник в формате .lay6):

На плате осталось много пустого места, где детали отсутствуют. Там выступ радиатора усилителя мощности - плата логики привинчена к его свободной стороне. А сама разводка несколько сумбурная.

В частности, дабы не накручивать дорожки вокруг корпуса микросхемы, диоды таймера напаяны прямо на выводы чипа со стороны печатных проводников. То же самое сделано с MOSFET-ами в корпусе SOT-23.

Считаем, сколько потрачено деталей:

Глава 5. Необязательные элементы радиостанции.

§5.1 Полезные индикаторы.

Всякий, кто хоть раз видел приёмопередатчик, знает, что кроме ручек, тумблеров, шкал и разъёмов, у него обязательно есть несколько индикаторов. Либо, как вариант, один многофункциональный. Наверное, без него никак нельзя, и что-то такое надо бы организовать и нам.

Давайте подумаем, что же это может быть.
И как ему надлежит выглядеть в нашей компактной конструкции.

1. S-метр.

   Предметом гордости любого радиолюбителя является качественная резонансная антенна, позволяющая излучать всю подводимую к ней мощность наиболее эффективно. На подводимую мощность тоже можно помедитировать, это отдельная тема. А чтобы получить удовольствие от самого процесса, хочется ещё и рапорт услышать, как оно с той стороны слышно. Хорошо ли, громко ли.

   Понятно, что какие-то средства объективного контроля для этого быть должны, и они обычно есть. Уровень приёма по логарифмической шкале с делениями-баллами как раз и озвучивается в рапорте.

   Другое дело, что корреспондент, не желая обидеть коллегу, зачастую свой рапорт нещадно завышает. Главным образом, чтобы не потерять лицо. Показометр-то прикручен к приёмнику, который может быть туповат, или его антенна не так хороша, а потому показания S-метра занижены. Причём непонятно насколько.

   Ну и каков смысл тогда в таком показометре?

   Именно поэтому у военной аппаратуры никаких S-метров обычно нет - воякам обижаться друг на друга не полагается по уставу. Они так и говорят - либо «принимаю тебя», либо «ни хрена не разберу, ори громче».

   Местный автор склоняется к военной методике оценки связи.
   И для неё S-метр даром не нужен.

2. Индикатор тока антенны.

   Вот это уже более полезный показометр, без которого обычно ни одна военная радиостанция не обходится. Что свидетельствует об его обязательности и для нас.

   По индикатору наглядно виден факт согласования с антенной, что важно для маломощной QRPP станции. Исторически в качестве индикатора используется неонка.

   Наверное, в XXI веке пользоваться неонкой уже не модно.
   Какой-нибудь линейный индикатор будет информативнее.

3. Индикатор батареи.

   Вот без него в автономной конструкции точно не обойтись.
   Индикатор заряда батареи нужен однозначно.
   И пусть у него будет побольше делений.

Однако, критически посмотрев на корпус девайса снаружи и изнутри, местный автор не нашёл там достаточно места даже для маленького стрелочного индикатора. Которому надлежит быть на передней панели. Но площадь-то у неё со спичечный коробок, а там уже и так торчат три ручки. И куда?

Правда, над теми ручками можно воткнуть линейку из десятка светодиодов. Особенно если задействовать мелкие светодиоды диаметром 3 мм.

Для работы с ними прекрасно подходит дешёвый и распространённый драйвер линейных индикаторов LM3914. Для него сыщутся штук пять аналогов, но они настолько экзотичные, что даже толком и не гуглятся.

§5.1.1 Линейный точечный индикатор на LM3914N-1.

Микросхема бесценна тем, что умеет работать не только в режиме «столбик» (типичный индикатор уровня в бытовой аппаратуре, такой все видели), но и «точка», когда светится только один сегмент линейки. Такой вариант уместен в девайсах с автономным питанием, для экономии ресурса батарей.

А учитывая, что из рассыпухи чипу надо всего-то два резистора, одним из которых задаётся ток светодиода, а вторым - чувствительность по входу, лучшего варианта просто не найти.

Схема самого индикатора получилась такая (левая часть):

Ток светодиодов и максимальное измеряемое напряжение определяются соответственно резисторами R1 и R2. Их можно посчитать по формулам на второй странице даташита LM3914, или по этому калькулятору (десятичный разделитель - точка):

Местный автор использовал только 9 выходов из 10, так как на первой ножке присутствовал паразитный ток, подсвечивающий светодиод. Как потом оказалось, это лечится шунтированием светодиода резистором в 6 kΩ, но на момент конструирования такого ценного знания ещё не было.

При росте входного сигнала в определённом диапазоне последовательно зажигается один из светодиодов, символизируя собой стрелку шкалы. В режиме передачи пускай это будет пиковая мощность (ток антенны). В режиме приёма - напряжение батареи в растянутом диапазоне от 9 до 12 Вольт.

Вероятно, имеет смысл шкалу сделать трёхцветной.
Расцветка светофорная, как обычно.
С градацией «свежак», «норма», «разряжено».

Соответственно, светодиоды на ножках микросхемы с 10 по 12 зелёные, с 13 по 15 жёлтые, с 16 по 18 красные.

Светодиоды продают на АлиЭкспрессе не дороже доллара за сто штук. В том числе и наборами из десяти цветов, по десятку экземпляров каждого цвета.

Используются красный, жёлтый, и жёлто-зелёный. При токе в 10 mA яркость их свечения примерно одинакова, и достаточна для работы днём. А вот у зелёного в несколько раз ярче - он сюда именно поэтому не вписался. Хотя спектр у него изумительно радостный и вырвиглазный.

Все светодиоды в одинаковых прозрачных корпусах, так что икебана вышла по фэнь-шую, никакой хохломы:

При финишной сборке, употребив силикон, можно сделать отверстия под светодиоды водонепроницаемыми.

Другой возможный вариант:

Мельтешение цветов на индикаторе не всегда выглядит уместным, так что имеет смысл взять двухцветные светодиоды (например, красный/зелёный) с общим катодом. Их аноды сгруппировать по цветам, и запитать от +12V приёмника и передатчика.

В таком случае в режиме приёма индикатор зелёного цвета будет отображать состояние батареи, а при переходе на передачу те же светодиоды визуализируют ток антенны, но уже в красном цвете.

Двухцветные светодиоды будут чуть дороже.
Нужен вариант именно с общим катодом:

Сами светодиоды придётся как-то к чему-то крепить, ножек у них много. Чтобы не тащить куда-то столько проводочков, логично изготовить маленькую локальную платку, на которой размещается и микросхема с деталюшками:

Поскольку плата призвана поджимать к передней панели корпуса трёх переменных резисторов, которые за ту панель не очень-то уверенно держатся, ибо нормальных советских резисторов из настоящего металла не нашлось, а про китайские сами всё понимаете, она односторонняя, выполненная в стиле «поверхностный монтаж». Примерно вот так:

Местный автор даже не пытался выгибать ножки микросхемы в обратную сторону, чтобы её перевернуть пузиком кверху, побоявшись те ножки отломать. Так что линейная точечная шкала получилась «арабская». В таком положении, как на фото, очерёдность зажигания светодиодов привычная, слева направо. Но вот если смотреть на шкалу по-нормальному, спереди, порядок получится обратный, справа налево.

С другой стороны, линейную шкалу никто не запрещает провозгласить «индикатором тревоги». Зелёные сегменты у неё слева, красные справа. Пока огонёк блуждает слева, всё нормально. Как только он подбирается вправо (аккумулятор разряжен, ток антенны совсем маленький), значит, что-то тут не так.

§5.1.2 Индикация тока антенны.

В правой части схемы линейного индикатора присутствет схемка так называемых «допов». Они не фигурируют на схемах блоков радиостанции, ибо вообще не являются обязательными.

Так вот о датчике тока антенны.

Между антенным фильтром и собственно антенной припаян сантиметровай отрезок провода МГТФ, на который надето ферритовое кольцо неведомой марки типоразмера 8*3*2 мм с замеренной магнитной проницаемостью 90. Но подойдёт любое близкое по габаритам и µ.

Число витков вторичной обмотки 40-45.
Исполнен этот узел может быть так:

Обратите внимание, магнитная проницаемость ферритового кольца не должна быть высокой. Больше сотни ставить не стоит, так как большая индуктивность в цепи антенны на частоте радиоканала эквивалентна резистору с заметным сопротивлением.

Так, сантиметровый отрезок провода МГТФ обладает индуктивностью в 2 nH, что на частоте 3.687 MHz эквивалентно сопротивлению 0.046 Ω. При пропускании провода сквозь кольцо с указанными выше параметрами индуктивность проводника становится равной 14 nH, а сопротивление 0.32 Ω, и это ещё приемлемо. Но вот если применить феррит с µ=1000, то сопротивление датчика тока антенны возрастёт до почти 10 Ω. Согласования с фидером пропадёт, мощность передатчика потеряется.

Марка диода не критична, но обязательно на обратное напряжение не менее 50 Вольт. Например, КД522А, откликающийся сегодня на позывной 1N4148. 1N4448 тоже сгодится, как и многие другие.

§5.1.2.1 Настройка датчика тока антенны.

Следует определиться с мощностью передатчика, близкой к максимальной, затем подключить к передатчику эквивалент антенны, с помощью формулы выставить необходимую мощность (например, 1.5 Ватта). И далее подбором резистора 11 kΩ* (на схеме допов) добиться на выходе датчика ровно трёх Вольт напряжения. Или того, на которое рассчитана линейная цифровая шкала.

Понятно, что вольт-амперная характеристика диода, а с ним и датчика тока антенны, нелинейны. Вот экспериментально снятая зависимость выходного напряжения датчика и мощности на эквиваленте нагрузки:

Фрагмент оси сверху символизирует собой светодиоды линейной шкалы, которых в авторском варианте всего 9, но может быть и 10. Светодиоды загораются поочерёдно в точках пересечения синего трейса с красными вертикальными линиями.

Сперва активируются красные светодиоды индикатора, от мощности ½ Ватта жёлтые, при 1 W начинает светиться первый из зелёных светодиодов. При полутора Ваттах зажигается последний зелёный светодиод.

§5.1.2.2 Как пользоваться индикатором тока антенны.

В режиме передачи при молчке перед микрофоном передатчику не положено ничего излучать в эфир - все светодиоды должны быть погашены. Если это не так, значит, либо не подавлена несущая (плата формирователя SSB не настроена), либо есть какой-то возбуд.

Далее жмётся кнопка тангенты «Тон», подающая на микрофонный вход килогерцовый сигнал максимальной амплитуды. На выходе передатчика в случае согласованной нагрузки выделяется 1.5 W мощности, зажигая крайний светодиод на 10 ножке чипа.

Однако, если активен любой светодиод левее него, значит, нагрузка в антенной цепи не согласована, и номинальная мощность передатчика не реализуется.

В случае резонансной антенны её требуется подстроить, ориентируясь по индикатору.

Так же возможно, что заряд питающих батарей близок к исчерпанию, и под нагрузкой их напряжение чуть проседает, отчего выходная мощность передатчика пропорционально снижается.

§5.1.3 Индикация напряжения аккумуляторов.

С датчиком питающего напряжения всё и того проще.
Договоримся делать замеры в режиме приёма.

Для этого +12 V, подаваемые на приёмник, пропустим через стабилитрон и включенный последовательно с ним диод - цепь физически располагается в блоке логики.

Так как линейная шкала имеет предел измерения 3V, разбитый на 10 ступеней, на одну ступень приходится 0.3 Вольта. В авторском варианте задействовано всего 9 светодиодов из 10 возможных, со 2 по 10, так что первый из них зажигается при 0.6 Вольта.

Чтобы при питающем напряжении 9 V на измерительном входе линейной шкалы получилось 0.6 V, на включенные последовательно стабилитрон и диод должно приходиться 8.4 Вольта.

В стандартном ряду диодов Зенера обязательно есть стабилитроны на 8.2 Вольта, типа КС182 или его импортного аналога. Паспортное напряжение стабилизации в зависимости от буквы маркировки приводится для тока от 0.5 до 5 mA, но у нас столько нет. Соответственно, меньше и падение напряжения на стабилитроне. Потому может потребоваться включение последовательно с ним не одного, а двух или трёх диодов. А возможно, даже замена стабилитрона на более высоковольный, типа КС191.

Ненужная информация:

У местного автора почему-то вообще не сыскалось стабилитронов КС182, но зато нашлись КС156 и КС133 в некотором количестве. Учитывая, что разброс напряжения стабилизации у них больше вольта у первого, и 0.6 V у второго (причём по даташиту, а в действительности и того страшнее), не представляет никакой сложности подобрать пару стабилитронов плюс диод так, чтобы падение напряжения на них составляло порядка 8.5 V.

При отсутствии пригоршни стабилитронов для подбора, всегда можно пересчитать порог индикатора не на 3 V, а на какое-нибудь другое напряжение. Калькулятор к схеме приложен.

Если же стабилитрон не обучен работать при микротоках, в точке соединения его с диодом допускается включить резистор, вторым концом на массу. Сопротивлением этого резистора можно варьировать ток через стабилитрон, а тем самым и падение напряжение на нём (то есть подобрать напряжение стабилизации с необходимой точностью).

Диод последовательно со стабилитроном обязателен, и предназначен для организации функции «логическое или», потому как измеряемых величин две, а линейный индикатор только один.

На нагрузке в виде резистора 11 kΩ* получится +3 V при номинальном напряжении батарей 12 V, при этом светится крайний правый по схеме зелёный светодиод. Когда напряжение просядет до 9 V, должен потухнуть крайний левый по схеме красный светодиод.

Так как конструкция спланирована под аккумуляторы AA (их 10 штук, включенных последовательно), и конечное напряжение разряда у них 0.9 V на элемент по даташиту, погасание крайнего левого красного светодиода сигнализирует о насущной необходимости зарядки аккумуляторов. Дальше их разряжать просто нельзя, ибо так они быстро помрут.

В поддержание традиции, смета на «допы» и индикацию:

Местный автор призывает не экономить полбакса, и таки оборудовать радиостанцию цветомузыкой. Без простейших, но наглядных индикаторов двух наиважнейших параметров, работать с девайсом будет некомфортно, потому как наобум.

§5.2 Тангента радиостанции.

Часто связная аппаратура оборудована лишь разъёмами для подключения динамика и микрофона, которые юзер далее подбирает сам, ориентируясь на внешние условия.

Например, он может выбрать изолирующие наушники.

Ибо орать в динамик звуками эфира на природе как-то не принято. Сложно слушать голоса на фоне завываний ветра, плеска воды, верещания сверчков и ора котов. Да и медведь может вдруг проявить любопытство, и выйти проверить «свидетельство об образовании постоянного позывного сигнала».

Та же история с микрофоном. Кому-то возможностей простой телефонной гарнитуры достаточно, а другому нужен фирменный микрофон.

Местный автор долго и мучительно думал, как же тут правильно поступить. То ли действительно взять телефонную гарнитуру на стандартном штеккере, каких в любом магазине сотовых телефонов полно. Или вообще воспользоваться стандартными же гарнитурами от радиостанций, коим цена долларов пять.

Но, критически разглядывая то и другое, вертя их в руках, местный автор счёл разъёмы этих готовых устройств хлипкими, а шнуры совсем уж нежными.

Со шнурами всё понятно - уши-вкладыши отрываются от шнура вообще одним лишь неловким движением. Проводочки внутри самих шнуров из тонюсеньких хлипких проволочек тоже далеко не для аутдора.

Больше вопросов возникло к разъёмам «мама» под 2.5 и 3 мм штеккера. Если кто держал в руках такие для варианта крепления «на панель», поймёт все сомнения. То, что можно купить в магазинах, оно совершенно игрушечное. Уже на 2-мм дюралевой панели их и не закрепишь-то толком.

Тест «пойду ли я с этим в хадж» сей презренный ширпотреб не прошёл.
Просто боязно идти с таким в горы, леса и поля.

Так что тангенте всё-таки быть.
Но не прямо из магазина, а переделанной.

1. Разъём, судя по всему, надо ставить понадёжнее, или, как говорят на Руси, подубовее. Военных в этом плане, конечно, не превзойти, но так называемые «авиационные» разъёмы вполне сойдут.

2. Шнур тангенты тоже должен соответствовать ситуации.
   Хорошая экранировка и та же дубовость приветствуются.

3. Ещё местным автором совсем не воспринимается традиция создавать микрофоном тангенты слабенький милливольтный сигнал, и потом тащить его по «шуршащему» шнуру сквозь не шибко-то чистый в походных условиях разъём внутрь тушки радиостанции. Причём у почти всех китайских тангент микрофонный кабель практически никак не экранирован (максимум скрутка проводов).

   Раз уж мы всё равно будем тангенту как-то переделывать, давайте прямо в неё и затолкаем микрофонный усилитель. Потому как плата SSB формирователя ждёт сигнал амплитудой от 6 до 200 mVpp.

   Запихивать такой усилитель надо именно в тангенту, потому как в покупной тангенте микрофоны будут какие угодно. Ежели усилитель держать внутри радиостанции, при смене тангенты всё равно придётся лезть внутрь, и корректировать усиление.

   Наверное, всё-таки логичнее микрофонному усилителю быть прямо рядом с самим микрофоном, с подстройкой под него.

4. Далее думаем на тему юзабилити.

   Каждый раз, когда радиостанция разворачивается на новом месте, антенну надо подстроить под изменившиеся условия. У диполя подвернуть концы «плеч» для достижения резонанса на частоте радиоканала, например. Или там тюнер покрутить, если антенна чуть сложнее и затейливее. В общем, надо «дать настройку».

   Для этого обычно оператор начинает «алёкать» или «раз-двакать» голосом с эталонными тембром и громкостью, смотря на индикатор, и вращая какие-то ручки подстройки. И это в 21 веке.

   Чтоб не заниматься такой фигнёй, предлагается прямо в тангенту встроить кнопку, подменяющую звук с микрофона синусоидальными колебаниями частотой в один килогерц, и с амплитудой 150 mVpp. Тогда мощность SSB сигнала так же будет эталонной и близкой к максимальной, на которой уже удобно настраивать антенну.

   Кнопка приём-передача остаётся на своём законном месте, это понятно.

5. Так же имеет смысл оборудовать тангенту разъёмом для подключения наушников. Без них, действительно, иной раз просто не обойтись.

Если все хотелки удастся грамотно реализовать, цены такой тангенте не будет.

§5.2.1 Разговорная часть тангенты.

Воспользуемся электретным микрофоном, как наиболее распространённым и компактным. Да и в случае покупной тангенты внутри неё Вы найдёте исключительно электретный микрофон.

Необходимо знать, что разброс чувствительности таких микрофонов весьма велик. От 30 с чем-то dB до почти 60. Соответственно, и схемное решение получится разным.

Правда, кто-то может справедливо заметить, что в военной технике и некоторых фирменных моделях для радиолюбителей, в тангенту ставятся электродинамические микрофоны.

Они не хуже и не лучше, а просто более толерантны к влаге.
И не замерзают на морозе.

§5.2.1.1 Микрофон с высокой чувствительностью.

Наиболее близкое по принципу действия к тангенте устройство - трубка проводного телефона. В неё говорят громко и вплотную. А потому используемый там электретный микрофон наилучшим образом адаптирован именно для подобного применения.

По виду это «таблетка» около сантиметра диаметром, и высотой 6 мм. Выходное напряжение у такого микрофона более чем достаточное для работы без всякого усилителя.

Если найдёте в радиохламе умерший проводной телефон, смело выдирайте из него микрофонный капсюль, ибо для тангенты он идеален. Схема включения предполагается простейшая.

Конденсатор на выходе в 10 nF тут нарисован условно.
Физически он находится на входе платы SSB формирователя.

RC цепочка после микрофона имеет целью ослабить звуковые составляющие до 300 Hz. Точные замеренные номиналы получились 64 нФ и 8 kΩ, что в соответствии с калькулятором частоты среза и даёт 310 Hz по уровню -3 dB:

Если на выход этой схемы подключить осциллограф, и громким голосом в упор (прямо как в телефонную трубку) рассказать микрофону стишок про зайчика, на экране осциллографа должен наблюдаться сигнал амплитудой не менее 30 mV.

При такой реализации разговорного тракта тангенты «шумовой затвор» компрессора его регулировочным резистором нужно выставить на 5 mV. Это близкое к минимальному значение (в мануале выше так и сделано).

§5.2.1.2 Микрофон с низкой чувствительностью.

Когда чувствительности электретного микрофона явно не хватает, в схему придётся ввести усилительный каскад на одном транзисторе.

Рабочая точка каскада устанавливается резистором база-коллектор так, чтобы напряжение на коллекторе получилось близким к половине напряжения питания каскада.

АЧХ микрофонного усилителя при этом не является линейной, и так сделано совершенно сознательно. Радиотракт «заточен» под мужской голос.

Договоримся, что уровню графика 0 dB соответствует 200 mVpp на выходе усилителя, а на вход ему для этого необходимо подать 11 mVpp:

Усиление порядка 25 dB достигается лишь на частотах вблизи 600 Hz, а выше и ниже по частоте оно заметно завалено. Местный автор полагает, что форма АЧХ микрофонного тракта в идеале должна повторять спектр речи.

Его можно посмотреть на любом спектральном индикаторе с не менее чем двумя десятками полос. Считаем от одного до скольки хотите в качественный микрофон, избегая шипящих, и запоминаем, какие частоты в голосе превалируют. Под них АЧХ микрофонного усилителя и подгоняем.

Завал низших частот определяется ёмкостью конденсатора (150 nF) в базе транзистора. Высокие частоты ограничиваются RC цепочкой в коллекторе транзистора, причём конденсатор в 10 нФ установлен на плате SSB формирователя, на входе компрессора речевого сигнала. В самой тангенте он физически отсутствует.

При сборке разговорного тракта тангенты по этому варианту придётся переустановить «шумовой затвор» компрессора на более высокий порог. Так, чтобы негромкий разговор в паре-тройке метров от тангенты не открывал шумоподавитель компрессора.

§5.2.2 Тональный генератор.

Местный автор не любит употреблять КМОП микросхемы в поделках с пластмассовыми корпусами, где их легко убить статикой. Поэтому он, по мотивам классической схемы RC генератора на двух логических элементах, тупо заменил КМОП инвертор его аналогом на транзисторе и резисторе:

Форма генерируемого сигнала весьма далека от синусоиды, и имеет слишком уж большую амплитуду. Потому вполне уместна RC цепь, повторённая два раза. На выходе получается сигнал, близкий к синусоиде, и амплитудой 150 mVpp.

Самый правый по схеме конденсатор находится на плате SSB формирователя. То есть выходы микрофонного усилителя и тонального генератора объединены вместе, и не коммутируются.

Совокупная схема в самом сложном случае выглядит так:

Транзисторы используются те же, что и в линейном усилителе мощности (не подошедшие там по коэффициенту усиления). Ток, протекающий через каскады микрофонного усилителя или генератора тона 1 kHz, управляет включением передатчика через электронный ключ, поэтому с целью одинаковости падения напряжения на микрофонном усилителе и генераторе тона (каскады независимы) применены одинаковые диоды Зенера.

Дроссель в сигнальной цепи микрофона может быть реализован на ферритовом кольце с магнитной проницаемостью от 1000, причём любого типоразмера. Витков 10 будет достаточно, но если влезает больше - мотайте до заполнения. Проволока диаметром от ½ мм, для жёсткости монтажа.

§5.2.3 Конструкция тангенты.

Тушка тангенты обычно подбирается из радиохлама. У местного автора сыскалась тангента от радиостанции «Транспорт», где уже есть и две кнопки, и динамик. Правда, электретный микрофон начисто отсутствует, но выдрать его из другого радиохлама и встроить сюда не сложно. Размер тангенты в половину корпуса самой радиостанции, но зато она дубовая, и вряд ли помрёт по недоразумению.

Реализация на допотопном железе, корпус тангенты не показан.
Это вариант для микрофона с низкой чувствительностью:

При использовании качественного микрофона транзисторный усилитель не монтируется, а заместо него в нужное место платы втыкаются резистор с перемычкой.

Шнур взят USB от помершей клавиатуры, он довольно жёсткий. В нём пять проводов (достаточно и четырёх), на сигнальные надета ферритовая трубочка - так было в клавиатуре.

С авиационным разъёмом шнур стыкуется не очень хорошо, так как разъём рассчитан под диаметр кабеля 4.5 мм, а у USB шнура он 3.5 мм. Но, как видите, немного чёрной изоленты спасает ситуацию.

Из-под крепления шнура на плате выглядывает 3.5-мм стерео разъём для подключения наушников. Вещь полезная, выше мы про неё мечтали.

Вам, скорее всего, тангенту придётся приобрести всё-таки у китайцев, так что динамик, микрофон и кнопка там уже будут. Останется лишь внедрить микрик тонального сигнала, либо вообще проигнорировать этот функционал. Будете «алёкать» или «раздвакать», как и все остальные бедолаги.

Впрочем, никто не запрещает кнопку и схему тонального генератора разместить в корпусе радиостанции, а не в тангенте.

Традиционная уже смета на встраиваемую электронику:
(микрофон, кнопки, шнур, динамик тут не учтены)

§6.0 Оформление радиостанции в железе.

Данный девайс создавался совершенно спонтанно и без всякого задела. При проектировании очередного блока не имелось ни малейшего понятия о схеме и дизайне последующего, отчего плат получилось целых четыре штуки.

Разбивка на четыре платы не самая лучшая, как и дизайн самих плат. Автор даже не пытался сэкономить на них место, поплотнее разместив детали, либо как-то минимизировать размер самих деталей (они неоправданно крупные, ещё из прошлого века). Вы должны это понять и простить.

Тем не менее, давайте собирать мозаику.

§6.1 Сборка всех плат воедино.

Пришла пора удовлетворить любопытство, отчего контактные штырьки под соединения торчат на платах хаотично, в казалось бы совсем случайных местах, а местный автор этим совершенно не парится.

Так сделано для того, чтобы соединить все платы лишь одним жгутом.
Причём конструкция способна работать и в «разваленном» состоянии:

ВЧ сигнал от платы SSB формирователя подводится к линейному усилителю мощности 50-омным коаксиальным кабелем минимально возможной длины. Обратите внимание, что оплётка кабеля не заземлена, а по ней подаётся напряжение +12 Вольт, запитывающее SSB формирователь от линейного усилителя мощности.

Подключения к регулятору громкости с обеих сторон должны выполняться тонким экранированным микрофонным кабелем. Однако у местного автора такового не сыскалось, так что был использован тот же самый коаксиал.

Все остальные соединения произведены проводом МГТФ.
Или любым другим многожильным. Это не критично.

Полностью собранная конструкция перед накрыванием её крышкой:

Между боковыми стенками и соседствующими с ними платами проложены полоски из тонкого пластика - он прозрачный, на фото его не видно. Это на всякий случай, чтобы не коротнуло печатные дорожки на массу корпуса, если плату почему-то вдруг сильно прогнёт.

Схема межплатных соединений жгутом проводов и кабелями:

Вид на платы приводится со стороны деталей.
Серые кругляши символизируют собой экранированный кабель.
С указанием, куда именно подключена его оплётка на концах.

Так как MOSFET типа BS170 антенного коммутатора приёмника полностью открываются при 3 вольтах на затворе, и при дальнейшем наращивании напряжения не меняют своего состояния, последовательно с переменным резистором аттенюатора необходимо включить сопротивление того же номинала, что и переменный резистор. Тогда на шкале аттенюатора не будет зоны, где он никак не реагирует на вращение ручки.

При использовании MOSFET иной марки номинал добавочного резистора придётся уточнить.

§6.2 Фурнитура (резисторы, разъёмы, ручки...)

Не охваченными вниманием у нас остались органы регулировки, а также разъёмы.

Скорее всего, то и другое подбирается из уже имеющегося в наличии, исходя из габаритов и метода крепления (переменные резисторы либо паяются прямо на плату, либо вешаются на панель с помощью гайки). У местного автора после ремонта радиоприёмника «Tecsun S-2000» остались сдвоенные переменные резисторы RK097G, они и были употреблены в дело. Сдвоенные резисторы конкретно тут не нужны, более уместны обычные, RK097N:

Подкова активной области переменного резистора с механизмом скольжения и контактами тут более-менее защищены от пыли и конденсата, так что деталька, возможно, прослужит долго.

Всякий резистор нуждается в ручке, про них тоже не забываем:

Для подключения тангенты и подвода питания как нельзя лучше подходят авиационные разъёмы GX12. Хотя им есть альтернатива - всевозможных разъёмов ещё советских времён, чуть ли не с золочёными контактами, у народа осталось много. Беда в том, что они довольно громоздкие.

Безусловно, имеют право на жизнь варианты применения для тангенты компьютерных USB шнуров с разъёмами типа A и B на конце. Вряд ли получится герметично, но сами по себе USB шнуры хороши - они хотя бы экранированы, и содержат достаточное число жил.

С радиочастотным разъёмом та же история.

По идее, для подключения антенны надо бы сразу ставить стандартное гнездо для радиостанций SO239, чтобы иметь возможность цеплять на него какую угодно готовую антенну. Однако думается, «радиостанция 151 палаты» вряд ли будет применяться прямо на базе оперативных операций - там уместно нечто совсем другое.

Да и не всё так просто - на поверхности размером со спичечный коробок не помещаются SO239, плюс два GX12. И приходится удовлетвориться куда более компактным BNC. Но если места много - другой разговор.

На всякий случай внесём это всё в смету:

Подобьём окончательный итог по всем комплектующим:

Да, стоимость девайса по деталям на момент его создания получилась в русских деньгах около тысячи рублей по ценам китайской розницы. Плюс ещё столько же причитается на качественный металлический корпус, если его не удастся подобрать готовый, и придётся покупать там же.

Всякие мелкие винтики и гаечки уж позвольте не учитывать.
Они приобретаются в оффлайне буквально за 10 рублей на весь девайс.

Так что фактически данная конструкция практически ничего не стоит.
Ну так для того, чтобы что-то делать, деньги не нужны.
Деньги нужны, чтобы ничего не делать :)

Глава 7. Что за железяка получилась.

Все рассмотренные ниже параметры уже изучались на уровне отдельных плат, но то были синтетические тесты. Теперь же платы взаимодействуют между собой, и помещены в добротный экранированный корпус, что всегда сказывается только положительно - конструкция в экранированном корпусе работает заметно лучше, чем на макете.

Пришла пора определиться, на что хватило таланта.

§7.1 Характеризация приёмного тракта.

Проведённые ранее замеры характеристик приёмного тракта носили скорее оценочный характер, так как исследования были макетные, без учёта потерь на антенном коммутаторе, оценённые в 1.29 dB, и затухания в фильтре гармоник передатчика. Значение чувствительности не могло не измениться. Перемерим её заново, а потом поиграемся с аттенюатором, и прикинем, что же он нам даёт.

Всевозможные АЧХ повторно рассматривать не будем, там изменений нет.

§7.1.1 Реальная чувствительность приёмника.

Удивительное дело, но повторно замеренная чувствительность приёмника по критерию 12 dB SINAD, теперь с учётом потерь в антенном коммутаторе и антенном фильтре, составила 0.7 µVrms. Чувствительность не упала, а даже возросла. Её размерность «меньше микровольта» вдохновляет.

Правда, сама методика оперирует достаточно субъективным параметром, таким, как уровень шума либо сигнала, с замером их по осциллографу. Кто хоть раз смотрел шумы осциллографом, тот поймёт весь юмор. Поэтому обратимся к спектральным измерениям, оперирующим строгими формулами.

Тут понадобится соответствующий софт. Местный автор взял самый простой вариант, «SpectaLab». Нам важно увидеть собственно спектр, снятый при определённом спектральном разрешении. С сигналом и без.

Базовая формула такая:

Спектральное разрешение стоит взять менее Герца, чтобы чётко увидеть вершину пика. Пусть SLR будет 0.244 Hz, тогда для полосы пропускания приёмного тракта 1800 Hz значение SNR +12 dB посчиталось как 50.68 dB.

Теперь осталось зафиксировать спектр собственных шумов приёмника, а потом подать на него радиочастотный сигнал такого уровня, чтобы рефлекс от сигнала возвысился над шумовой дорожкой на те самые 50.68 dB.

Посмотрим на трейс красного цвета.

С генератора подано 10 mVrms через аттенюатор 86 dB, так что на вход приёмного тракта пришло 0.5 µVrms. Это сильно лучше результата по «простому» методу, однако может быть объяснено сглаживанием шумовой дорожки экспоненциальным скользящим средним по 10 тысячам отсчётов.

Если такое сглаживание отключить, то, действительно, понадобится входной сигнал уровнем 0.7 µVrms для возвышения пика над шумовой дорожкой на требуемые 50 с небольшим dB (трейс синего цвета).

Однако тут есть много места для субъективных ощущений «я художник, я так вижу», чего быть не должно. Поэтому обратимся к связному софту WSJT-X, который в режиме приёма специальных станций, излучающих эталонные сигналы времени и частоты, формирует столбец «S/N» - это не что иное, как Signal-to-noise ratio (SNR or S/N).

Необходимо подать сигнал с генератора на приёмный тракт такой частоты, чтобы он был перенесён приёмником на звуковую частоту 1.5 kHz, которая и скармливается связному софту. Сигнал на антенном входе варьируется по амплитуде, чтобы намерилось посчитанное ранее отношение SNR.

Удивительно, но потребовалось также 0.5 µVrms входного сигнала.

По всей видимости, SNR замеряется софтом WSJT-X также на значении SLR = 0.244 Hz, так что можно сразу им и пользоваться, не прибегая к ручным спектральным измерениям.

Правда, таким образом будет найдена идеализированная чувствительность, ей можно оперировать в цифровых модах, когда сигнал обрабатывается цифровыми, по большей части статистическими методами. Для перевода в «аналоговое» значение её надо помножить на √2, и получится 0.7 µVrms, что в точности совпадает с результатом по классической методике.

Методологические тонкости - это всегда очень важно, и зачастую спорно.
Но мы убедились в правильности значения чувствительности девайса.

§7.1.2 Выбег частоты гетеродина.

На картинке экрана WSJT-X столбец «DF» показывает отклонение частоты сигнала от того, что должно быть (1500 Hz), причём в динамике и с шагом в несколько секунд. Эту текстовую табличку можно скормить научному софту, и посмотреть, как сильно меняется настройка приёмника сразу после его включения.

Генератор сигналов, относительно которого ведётся отсчёт, будем считать стабильным. Ничего другого не остаётся.

Первые 10 минут после включения частота гетеродина приёмного тракта убегает на три Герца, причём линейно. Видимо, это прогрев кристалла чипа SA612. Далее 30-минутный дрейф на 1.5 Hz по закону, напоминающему логарифмический. Начиная с сороковой минуты и далее идут хаотичные температурные колебания на доли Герца - это сквозняки в комнате.

Результат хороший.
У гетеродина на синтезаторе SI5351A выбег частоты в разы больше.

§7.1.3 Общее усиление приёмного тракта.

Представим себе радиостанцию в виде чёрного ящика, у которого импеданс по антенному входу 50 Ω, и резистор на выходе вместо динамика тангенты, тоже 50 Ω. Динамик и правда попался 50 Ω, так что мы вправе заменить его на эквивалент. Параллельно резистору цепляем осциллограф.

Регулятор громкости по низкой частоте на максимуме, аттенюатор выкручен в ноль и дополнительного затухания не вносит. На входе и выходе по 50 Ω, потому амплитуды фиксируются в единицах dBm. Для пересчёта в другие единицы измерения есть калькулятор.

Частота на входе девайса 3.687 MHz, уровень сигнала увеличивается до перегрузки приёмного тракта. На выходе приёмника частота 1 kHz.

График получился удивительно линейный, с усилением тракта 112 dB:

Согласно S-метру, по горизонтали отложен сигнал от S3 до почти S7.
На динамике амплитуда сигнала при этом меняется от 1 до более 10 Vpp.

Естественно, все измерения только для неискажённого сигнала.
Который оценивается визуально, по осциллографу (никаких приборов нет).

§7.1.4 Мощность по выходу УНЧ.

По калькулятору при 24 dBm на 50-омной нагрузке рассеивается мощность 250 mW. Ощущения это подтверждают. Резистор МЛТ мощностью в четверть Ватта на ощупь становится тёпленький.

В действительности такая электрическая выходная мощность избыточна. Динамическая головка тангенты 0.25ГДШ-2 на полной громкости орёт вот просто душераздирающе.

§7.1.5 Минимальное усиление приёмного тракта.

Далее, убавляя усиление по НЧ, и повышая сигнал на антенном входе, поддерживаем выходную мощность 250 mW при неискажённой синусоиде. Сигнал на антенном входе получается 2.24 mVrms, или -40 dBm.

Таков максимальный сигнал, который может быть принят без искажений.
И пока что без аттенюатора. Грубо говоря, это S9+33 dB.

§7.1.6 Динамический диапазон без аттенюатора.

Не очень понятно, как его считать. Если начинать от уровня 0.7 µV, при котором сигнал выше шума приёмного тракта на 12 dB и больше, то до уровня 2.24 mVrms будет всего-то 70 dB. Что прискорбно мало.

Если же отсчёт вести от MDS (0.18 µV), динамический диапазон в 81.9 dB смотрится симпатичнее, особо учитывая, что у чипа SA602AN он как раз где-то в районе 80-85 dB, и большее значение просто не получить.

§7.1.7 Динамический диапазон с аттенюатором.

А теперь включаем аттенюатор, и повторяем измерения.

Максимальный сигнал на антенном входе, при котором ещё не возникает искажений вприёмном тракте, составляет около 40 mVrms (-15 dBm). Таким образом, аттенюатор вносит затухание 25 dB, и с ним можно качественно принимать станции вплоть до уровня S9+58 dB.

Этого вполне достаточно, так как градуировка S-метра заканчивается на значении S9+60 dB.

В таком случае динамический диапазон приёмного тракта без аттенюатора составляет 70 dB, а с аттенюатором он расширяется до 95 dB. Да, это не дотягивает до стандартных 100 dB динамического диапазона, но такова расплата за крайнюю простоту схемотехники без системы АРУ.

§7.1.8 Забитие сильным сигналом.

Выше приведены всякие циферки, но относятся они к односигнальным измерениям. Правильнее будет рассматривать сразу несколько сигналов, один из которых предельно слабый, а второй громкий.

Правда, есть проблема с генерацией и суммированием двух сигналов, но местный автор решил этот вопрос аппаратно.

Если в ГСС промодулировать несущую по амплитуде с малым индексом модуляции (скажем, 1%) и некоей модулирующей частотой, произойдут две вещи: амплитуда несущей просядет на 8 dB, и появятся две боковые полосы на расстоянии частоты модуляции, причём их амплитуда тоже нормирована, и на 46 dB меньше, чем у несущей. Так можно создать два сигнала, отличающихся по амплитуде в 200 раз. Один из них будем считать большим, другой маленьким.

Стандартно ГСС даёт на выходе 7 Vrms (30 dBm), создавая в процессе 1% АМ модуляции несущую 22 dBm и две боковых полосы по -24 dBm каждая. Это сильно много, поэтому аттенюатор на 86 dB ослабит несущую до -64 dBm (S9+9 dB, или 140 µVrms), а боковые до -110 dBm (S3, 0.7 µVrms). Удобно, что слабый сигнал как раз соответсвует минимальному по стандарту +12 dB SINAD, ну а S9 с плюсами воистину силён.

Если частоту АМ модуляции выставить такой, чтобы несущая и обе боковые попадали в канал, увидим вполне благостную картину:

Красный трейс - приём 0.7 µVrms в отсутствие любых других. По амплитуде он в точности совпадает со слабыми сигналами в присутствии сильного, что говорит об отсутствии эффекта забития сильным сигналом слабого.

§7.1.9 Забитие по соседнему каналу.

При мощном сигнале в соседнем канале, согласно АЧХ кварцевого фильтра, этот сигнал будет подавлен не менее чем на 35 dB для канала выше по частоте, и более 50 dB для канала ниже по частоте. Если реально можно встретить в эфире S9+40 dB, то ослабив такой сигнал пусть даже на 35 dB, мы не получим ситуацию хуже, нежели только что рассмотренную.

Естественно, ограничение по динамическому диапазону имеется не только у электроники, но и у кварцев антенного фильтра. И уже где-нибудь при десятках mVrms на антенном входе мы его увидим. Но смоделировать это нечем.

§7.1.10 Просачивание сигнала гетеродина в антенну.

При чтении книжек про ППП складывается впечатление, что самое страшное случается при излучении сигнала гетеродина в антенну. Якобы именно отсюда произрастают неустранимые мультипликативные помехи и прочие казни египетские. В борьбе с чем, кстати, полезен либо аттенюатор, либо УВЧ как действенная развязка при противоходе радиочастоты (из недр приёмника в антенну).

В данном девайсе есть кварцевый фильтр, у которого частота гетеродина попадает на скат АЧХ, и до антенны мало что дойдёт. Тем не менее, оценим эффект.

Местный автор объединил тройником антенные входы девайса и RTL-SDR донгла, подключив их параллельно к аттенюатору на 86 dB. Донгл слушал одним ухом сигнал гетеродина девайса, а вторым сигнал ГСС с выхода аттенюатора. То и другое ставилось близко по частоте, причём сигнал ГСС подбирался по амплитуде таким, чтобы звук в ушах донгла получился одинаковой интенсивности.

Вот что услышал донгл:

Сигнал слева - гетеродин, справа - 0.55 µVrms, пришедших от ГСС с учётом аттенюатора. Визуально пики примерно равны, поэтому мы имеем право рассказывать о пролезании наружу сигнала гетеродина мощностью 6*10^-15 Ватт. Или 6 Фемтоватт, если пользоваться системой СИ.

Вероятно, нет никаких шансов, что сигнал такой мизерной мощности вообще излучится антенной, не говоря уже о взаимодействии его с чем-то там ещё, и приёмом чего-то там этой же антенной обратно.

Про мешающее действие излучённого антенной сигнала гетеродина даже и говорить не приходится. По Полякову его уровень «не должен превосходить несколько десятков микровольт», чего у нас нет и близко.

§7.1.11 Селективность приёмного тракта.

В завершение характеризации приёмного тракта очень хочется посмотреть его живую АЧХ, то есть снятую не по точкам, а в динамике. Для этого на антенный вход с ГСС подаётся сигнал побольше (пусть будет 100 µVrms), причём свиппирующий в пределах рабочего канала, с захватом соседних. Давайте за 500 секунд прогоним частоту от 3.689 MHz вниз, до 3.684 MHz, и снимем спектр в режиме «Peak Hold»:

Работа в 80-метровом любительском диапазоне ведётся с нижней боковой полосой, поэтому спектр по звуковой частоте имеет инвертированную шкалу радиочастот (сетка каналов в kHz обозначена красным цветом). В ходе получения спектра он оказывается перегнутым на частоте гетеродина, но на рисунке спектр уже развёрнут линейно, как надо.

Поверх зелёного куска трейса проведена вертикальная чёрная линия - там заканчивается звук соседнего канала, находящегося выше по частоте. В режиме LSB это высокочастотная граница речевого канала.

Симметрично в правой части графика расположена граница соседнего канала ниже по частоте, там звучат низкие частоты речевого канала.

Вблизи частоты гетеродина обязательно есть провал в АЧХ, потому как НЧ тракт имеет завал ниже 60 Hz. Пожалуй, тут даже есть недоработка, так как заваливать АЧХ по низкой частоте надо бы вплоть до 100-200 Hz.

Полоса пропускания условно обозначена как 300-1800 Hz, с очень хорошей равномерностью внутри полосы. При замерах по сложившимся обычаям, на уровнях -6 и -60 dB, получим точные значения 212-1870 Hz и от -383 Hz (заходим в соседний канал) до 3202 Hz соответственно. Итого коэффициент прямоугольности 3585/1658 = 2.16

Он не высок, и на этапе конструирования кварцевого фильтра специально подбирался под минимальные требования избирательности по соседнему каналу (затухание на мешающих частотах 60 dB). Примерно так оно и получилось.

Возможно, стоило бы добавить к кварцевому фильтру ещё одно звено, доведя порядок фильтра до седьмого. Хотя для конструкции начального уровня, по всей видимости, и шестого порядка будет достаточно. Судя по приведённому спектру, жизнь в соседних каналах таки подавляется на требуемые 60 dB.

Также стоит чуть увеличить ширину канала, потому как получившаяся чуток недотягивает до «стандартной узкой SSB» 1K80J3E. Которая любителями не используется вообще, в силу отсутствия в фирменной аппаратуре, но ранее такая в ходу была.

§7.2 Характеризация передающего тракта.

Несмотря на то, что в синтетических тестах передающий тракт развивал на эквиваленте нагрузки двухваттную мощность, позиционируется он всё-таки как одноваттный. Голос мало похож на однотональную сирену, его спектр не сосредоточен в узкой области, так что и медитировать на пиковые значения не стоит.

Посему, наблюдая на графиках ниже что-то не менее чем плутораваттное, делайте поправку на высказанное соображение - в голосе это будет ближе к одному Ватту.

§7.2.1 Влияние напряжения питания на мощность.

При напряжении питания 12-12.5 V и уровне сигнала с микрофонного входа 150 mVpp мы всё ещё находимся на линейной зависимости мощности от напряжения:

При увеличении напряжения питания до 13 V, либо разрядке батареи до 10 V (кислотные аккумуляторы) или даже до 9 V (никель-металлгидридные), с линейной зависимости мы всё равно не уйдём. Что говорит о совершенно штатной работе оконечного каскада передатчика и его драйвера.

При превышении номинального напряжения питания каскад уходит в компрессию, что чётко видно на графике. При пересчёте графика в единицы dBm, компрессия менее чем однодецибельная, и никакого криминала нет. Но всё равно туда не надо.

Таким образом, рабочий диапазон питающего напряжения 9-13 V, но и выходная мощность меняется соответственно. На графике показано пиковое значение, «в голосе» будет меньше.

§7.2.2 Работа речевого процессора.

Предыдущий параграф подразумевал звуковой сигнал на микрофонном входе амплитудой строго 150 mVpp, но так говорить не получится. Вот кривулька с демонстрацией работы шумового затвора в левой её части, и выходом на полку в правой (там работает лимитёр). Рабочий участок где-то посерёдке, голос статистически будет сосредоточен там. Если его повышать, «орать в рацию», то переместимся в правую треть графика.

§7.3 Основные характеристики радиостанции.

Вот что у нас намерилось во всяких тестах.

§7.4 Первые испытания радиостанции.

Данный девайс был подключен к полноразмерной End Fed антенне, показав в городской черте такие предварительные результаты:

1. Наводки от АМ «вещалок» отсутствуют полностью.
   А это бич любых схем на основе ППП.

   Затухания за пределами полосы пропускания кварцевого фильтра приёмного тракта, стоящего сразу после антенны (не менее 90 dB при расстройке ±4 kHz) совершенно достаточно для исключения эффекта прямого детектирования как близких по частоте вещалок, так и кратных частоте гетеродина.

   Например, на второй гармонике гетеродина как раз расположен кусок радиовещательного диапазона 41 метр. Так, частота 7375 kHz вовсю используется. И там сотни киловатт...

2. Приёмный радиотракт имеет достаточную чувствительность.
   Может быть, даже избыточную.

   При приёме радиолюбителей линейный регулятор громкости находится вблизи минимального значения, примерно в первой позиции из десяти.

3. Излучаемую передатчиком мощность при работе на не очень тщательно согласованную антенну End Fed, местный автор оценивает в 1 W.

   Тем не менее через такую антенну зенитного излучения SSB сигнал на хорошую аппаратуру слышат и принимают на удалении в 200 км ночью.

4. Если работать «цифрой», например, PSK31, то связь на 70 км (удаление до единственного доступного контрольного приёмника) возможна в любое время, исключая дневные часы от полудня до сумерек.

5. Было бы сильно интересно, какова дистанция работы поверхностной волной (она явно меньше 70 км), и есть ли хоть какая-то «мёртвая зона» сразу за радиусом действия поверхностной волны (теоретически на этой частоте её быть не должно).

   Однако, в Сибири этого не понять.
   Людей с аппаратурой поблизости тупо нет. Так что нет и ответа.

В целом местный автор остался вполне удовлетворён первыми тестами аппаратуры, особенно приёмом на полноразмерную антенну в городских условиях с высоким уровнем индустриальных помех. Ближайший аналог («Карат» в любой модификации) в точно таких же условиях на приём уже просто не работает, затыкаясь от помех.

§7.5 Заключение.

Путём очень несложного инженеринга мы обрели довольно компактную радиостанцию размером с пару очешников, но тяжёленькую, в солидном металлическом корпусе. По исполнению она пригодна для летнего аутдора. Ломаться в ней нечему.

Схема построения радиотракта с селекцией кварцевыми фильтрами прямо на радиочастоте совершенно уникальная, но применима для радиостанции лишь с единственным, фиксированным каналом связи.

Характеристики приёмопередатчика зафиксированы и проанализированы. Они совершенно адекватны возможностям схемотехники и использованным комплектующим. Из чего следует, что каких-либо обидных просчётов при конструировании девайса не допущено.

Отсутствие узлов, сложных в изготовлении или настройке, позволяет легко повторить предлагаемую конструкцию, при необходимости внося в неё изменения. Схемотехника подробно оговорена, её можно апгрейдить.

В целом получилось именно то, что и планировалось - предельно простая радиостанция без единого контура, с параметрами, достаточными для нужд тактической связи. Для работы «на даль» аппарат вряд ли подходящий, а вот для местной связи из гор, лесов и полей, вполне годен.

Местный автор порывался сконструировать нечто подобное сразу, как только вышли первые книжки В.Т. Полякова. Не прошло тридцати лет, и вот китайцы наконец предоставили такую шикарную возможность :)

Локальная версия статьи: ZIP, 15.48 МБ

Самодельная End Fed антенна на 80 метровый диапазон.

В одной из прошлых публикаций мы овладевали искусством построения максимально простой SSB радиостанции, но при этом ещё не тяготеющей к профанации. Теперь пришла пора укомплектовать её подходящей антенной. Обзор нескольких типов наиболее подходящих антенн в той публикации тоже содержится. После анализа всех вариантов приходится признать, что не самой лучшей, но наиболее практичной будет «End Fed антенна», что на местный диалект переводится как «запитанная с краю».

BaoFeng UV-5R: дальность связи с разными антеннами.

Данная статья является логическим продолжением материала про китайскую вундерваффе. Ибо в том материале остались недосказанными некоторые практические моменты, которые в саму статью дописывать теперь уже вряд ли имеет смысл - её из-за объёмности и так фиг осилишь. Но оговорить сугубо практические вещи всё-таки хочется, дабы не прослыть диванным аналитиком.

Интересная радиостанция - выбор и обзор BaoFeng UV-5R.

Периодически у всего мужского населения планеты возникает остро выраженная потребность сбежать из дома. Хотя бы ненадолго. Ибо мужики постоянно страдают — то от недостатка общения с женским полом, то от избытка. А чаще всего, разной фигнёй, не понятой ими самими. Так что вдруг возникшая страсть к перемене мест понятна…

№ 3А как насчет передачи данных?

Труд поистине Впечатляет!

Но всё же не спокойно на душе. Ибо писец он хотя пока и теоретический, но вполне себе осязаемый. Голосовая связь это конечно замечательно и очень даже нужно.

Однако, вопрос.

В наш век цифровых технологий, можно ли эту штуковину доработать для передачи данных? Или девайс требует переделки в корне? Хотелось бы услышать хотя бы общие соображения местного автора относительно цифровой передачи данных подобным устройством.

Тут вообще нет каких-либо проблем - все цифровые виды связи по сути являются набором синусоидальных колебаний разного тона (звуковой частоты), поданных на линейный вход передатчика.

Собственно, «цифра» изначально и появилась как приставка к радиоканалу. Никто для неё приёмопередатчик как-то по-особому не переделывает.

В данном случае линейный вход в виде тангенты хорош - амплитуда входного сигнала может быть любой от 20 до 200 mV (там компрессор на входе, выровняет), управление передачей выведено туда же (просто замкнуть контакт на землю), выход звука приёмника там же.

Другое дело, что используемая девайсом частота не предназначена для цифровых видов связи (ибо есть регламент), так что все кварцы надо синхронно заменить на другие.

В статье неспроста присутствует картинка про кварцы на 3.579545 МГц - при построении радиоканала на них его частота уйдёт на 2 кГц выше, а там уже по регламенту «цифра». Она начинается с 3.58 МГц.

Kotov

№ 5Цифра

К слову, было бы очень интересно почитать статью уважаемого Местного Автора об использовании таки цифры с применением данной радиостанции. Пробивная способность у какого-нибудь PSK повыше, а у разных специальных мод - еще выше. А там и до ББС недалече..

Местный автор имеет интерес исключительно к бескомпьютерному девайсу, работающему ортодоксально, то есть голосом. Ибо в схеме его применения никакие компьютеры даже близко не просматриваются (эта мысль важна, она исходная и заглавная).

Насколько представляется местному автору, все цифровые виды связи основаны на излучении несущей, модулируемой либо по телеграфному принципу, либо девиацией по частоте, обычно скачком.

Посему для именно цифровых видов связи SSB канал и вовсе не нужен (и даже вреден, с его компрессорами речевого сигнала), а достаточно кварцевого генератора со смещением частоты варикапом, и дальнейшим линейным усилителем мощности. КПД которого раза в 2-3 выше, чем для SSB радиоканала. Это буквально пара-тройка маломощных транзисторов, загнанных в режим класса Е.

Впрочем, даже усилитель мощности самому паять не нужно - у китайцев есть вот такие готовые конструкции, сразу с радиатором и разъёмами:

На вход слева подаётся модулированный цифрой сигнал с кварцевого генератора уровнем до 10 mW, справа снимается 3W. Производитель заявляет работу в диапазоне 2-700 МГц, но вряд ли усиление во всём этом диапазоне одинаково. Питание 12-15 Вольт.

Усилитель не предназначен для SSB (у него нет необходимой линейности), но пригоден для CW, FM и любой «цифры». На АлиЭкспрессе стоит 10 долларов. Фактически по цене комплектующих.

Ну и раз уж компьютер для цифровой модуляции тут всё равно необходим, имеет смысл тупо поставить в качестве приёмника донгл от RTL-SDR.COM. С качественным преселектором ему на вход.

Это была бы оптимальная конструкция минимальной сложности и стоимости, но требующая мудрости на этапе состыковки звукового потока с SDR приёмника с собственно софтом цифровой связи - всякие виртуальные кабели, COM-порты, и прочая.

Конечно, эмулировать модем для цифровых видов связи обычной аналоговой радиостанцией тоже можно, но это не оптимально, и такими вещами вряд ли стоит заниматься.

Потому как если смещение несущей эмулируется звуком разной высоты относительно подавленной несущей в SSB канале, а у звуковых колебаний есть амплитуда и фаза, в процессе манипуляции ими мы получим довольно грязный в спектральном отношении сигнал по сравнению с непосредственной манипуляцией частотой несущей в цифровом модеме.

UT4

№ 6Применение ГПД

Ну и последний вопрос: рассматривался ли вариант применения ГПД? Если есть какие-то наработки - поделитесь, плз. Уж очень Ваша конструкция заинтересовала.

Перестройка по частоте тут невозможна, и ГПД бессмыслен.

Из всего спектра частота канала связи вырезана кварцевым фильтром, как при приёме, так и при передаче. А он ведь узкополосный, 2 кГц шириной. В §1.6 есть картинка.

За супергетеродинное качество приёма по чутью и избирательности, а так же предельную простоту конструкции, мы расплатились фиксированной частотой радиоканала.

Что прекрасно для радиосвязи в группах, но не подходит радиогубителю.

Изначальная идея была в построении на современной элементной базе чего-то аналогичного советским «Недрам», «Нивам», «Каратам». Это были тщательно продуманные и оптимизированные конструкции, работающие до сих пор. В данной конструкции их концепция сохранена.

Кстати, Омский приборостроительный завод имени Козицкого в частной переписке подтвердил, что готов выпускать Караты мелкими сериями и сейчас. Но цена одной штуки заявлена в 700 долларов. Не знаю, как относиться к этой цифре. Наверное, с юмором.

UT4

№ 8Об области применения девайса. Почему он такой.

В статье об этом ни слова не сказано, ибо не совсем в тему, но по обсуждениям на разных околорадиолюбительских форумах становится понятно, что с этим вопросом как раз не всё ясно. Вносить ясность в самой статье теперь уже поздно, ибо та статья зело велика есть, и скоро треснет по шву. А тут можно.

«Радиостанция 151 палаты», понятно, никакая не радиолюбительская. Что следует да вот хотя бы из её из названия. Потому что олдскульному радиолюбителю, под каковым мы станем подразумевать человека с «паяльным» позывным, хочется «кричать на даль по проходу» во всём диапазоне. Для чего потребуется и перестройка по частоте, и не менее 10 Ватт выходной мощности. Для начала.

У нас же такой перестройки принципиально нет.
А почему она нам не нужна?
Давайте издалека.

Местный автор считает, что действующий у нас регламент любительской связи давным-давно разошёлся с реальностью, ибо не менялся чуть ли не со сталинских времён. Радиолюбителям разрешено разговаривать между собой об аппаратуре, прохождении, интересоваться здоровьем и погодой, а так же силой и качеством сигнала. Вот, собственно, и весь список.

Слава Аллаху, хоть убрали запрет на связь с забугорьем. Он был.
Но есть подозрение, что вскоре всё вернётся на круги своя.
Вот как только «обезопасят» Рунет, так и сразу.

Почему регламент любительской связи такой ущербный?
Всё просто - никаких сверхзадач перед радиолюбителями не ставилось.
Скорее, задача была обратная, «держать и не пущщать».

Что, тем не менее, не помешало радиолюбительству вырасти во что-то большее, нежели увлечение, дать Стране в трудное время множество классных радистов, а при массовой демобилизации породить феномен «свободных операторов». Каковые почему-то ни в какую не захотели присягать на верность сталинскому регламенту любительской связи.

Тех же, кого таки приучили говорить только за силу сигнала и качество модуляции, вежливо здороваться и долго-долго прощаться, осталось не так много. Сейчас радиолюбительский эфир в Стране наполовину, если не большей частью, пенсионерский.

Перспективы Вам понятны.
Как только численность упадёт ниже критической массы, всё кончится.
В некоторых регионах это уже случилось.
С формулировкой «а не интересно стало, закрыл позывной».

Понятно и то, что подобная «работа в эфире», не вызывает никакого интереса у новых поколений. И вот это уже очень тревожно. Новым поколениям хочется хоть какого-нибудь экшена, а не бессмысленных контестов и передачи друг дружке теплейших 73.

Из чего произрастают разнообразные и малопонятные на первый взгляд движения «манпакеров» или «активаторов горных вершин». Если гуглить, это зовётся SOTA (Summits on the Air). Вместо вершин могут быть реки (в Стране практикуется), аэродромы (IAFA/RAFA, International AirField Award / Russian AirField Award) а так же вообще всё, что угодно.

Буквально.
Хоть GOTA, как бы ни смешно это было.

И пласт таких движения довольно глубок, но он не на поверхности.
Сходу в голову приходит HFpack (частоты: hfpack.com )

Обратите внимание, что все такие группы с весьма узкой специализацией (включая сюда и QRP телеграфистов, выделившихся в отдельную касту) выбирают себе какие-то частоты в пределах разных диапазонов, гордо обзывают их «манпак частотой» (или CW QRP рандеву), и далее работают только на них.

Но замечаете повсюду переход от диапазона к согласованному каналу?
Это важная тенденция.

Совершенно отдельно держатся люди, желающие приносить обществу осязаемую пользу. Они занимаются аварийной любительской связью в условиях катастроф или катаклизмов любого иного рода, причём в самом тесном взаимодействии с армией и правительственными структурами.

Но, как понимаете, это уже не про нас. Наши подразделения МЧС отлично оснащены, так что никакая любительщина им даром не нужна. Хотя вон в ничуть не менее развитых Штатах пострадавшая территория покрывается любительской аварийной УКВ связью силами волонтёров буквально за несколько часов, и тамошние МЧС-ники тех волонтёров нахрен почему-то не посылают.

Справедливости ради стоит сказать, что в наших пенатах тоже есть так называемая Радиолюбительская Аварийная Служба, проводящая в эфире ежедневную перекличку. Толку с этого всего, правда, пока что нет никакого совершенно. Последний раз толк наблюдался в Спитаке, при полном нарушении регламента службы любительской связи, ибо оный напрямую запрещает передавать информацию в интересах третьих лиц, а сама передаваемая информация, опять-таки, должна быть исключительно про эксперименты в области радио.

Вновь отметим: РАС тоже функционирует на строго оговоренных частотах.

По аналогии со всем перечисленным, постепенно умирающее в Стране радиолюбительство таки можно использовать в своих целях, а именно, для организации легального канала связи. Но придётся получить позывной. Процедура весьма походит на идиотешен-тест, и, если Вы не дурак, то её пройдёте. По сути, это формальность.

Правда, даже на такую формальность нашим людям наплевать.
Частоты для нелегальной связи наполнены в основном русской речью.

Но вернёмся к нашему сокровенному.

Для организации голосового радиоканала на тактические удаления, как видим, не понадобилось чего-то сверхестественного и дорогого. Вполне достаточно приёмопередатчика прямого преобразования себестоимостью $15 и с фиксированной частотой. Но такой, чтобы не было мёртвых зон для местной связи. Это важно.

То, что у конструкции нет перестройки по диапазону, совершенно точно недостатком не является. Все упомянутые выше сообщества вполне удовлетворяются беспоисковой бесподстроечной связью. А если смотреть в сторону армии, всяких МЧС и т.п., то уж там-то вся связь исключительно канальная.

Именно про такой девайс статья и повествует. Он не для бесцельного алёкания по всему диапазону, а для организации фиксированного радиоканала. Частота которого намертво прибита гвоздями и прикручена струбциной.

Никаких лишних крутилок, кнопок, шкал и тумблеров.
Почти военная концепция, с единственной задачей «дать связь».
И теперь, полагаю, эта концепция окончательно всем понятна.

Поскольку ничего даже отдалённо похожего купить в готовом виде не получится, ибо просто не существует в природе (аварийные станции таки имеются, но они не на КВ частоты), такой радиоканал предлагается спаять самому. Заблаговременно, до наступления дня «Д» и часа «Ч». Потом уже будет поздно.

Далее пара тёплых слов для пришедших с форумов, от связи далёких.
Где любят с серьёзным видом обсуждать всевозможную ересь.
Радиолюбители ту ересь распознают, для всех же прочих ремарка.

Имейте ввиду, что при малой энергетике (буквально несколько Ватт), отсутствии существенных возвышенностей на местности, а так же при сильно пересечённом характере этой местности, никакой альтернативы КВ связи на тактических расстояниях (50-100 км) просто нет.

Сходите на любой сайт, посвящённый аппаратуре военной связи, и посмотрите на рации для разведгрупп. На те самые 100 км в компактном исполнении. Частоты, мощность, виды модуляции. И подумайте, почему оно так.

Вовсе не потому, что вояки такие дураки, и не догадались купить Баофенг за 30 долларов. А потом забраться с ним на чердак повыше.

Отнюдь. Армия богата аналогами и автомобильных гражданских Citizen`s Band станций, и разнообразной УКВ аппаратурой в ассортименте, по своим характеристикам превосходящей гражданские LPD и PMR игрушки на порядок, но всё это применяется в иных случаях.

Пытаться подменить тактическую КВ связь иными решениями, конечно, никто не запрещает. Но тут потребуется или розетка/бензоагрегат для «кирпича» на CB, или высоко подвешенные антенны (возможно, и скорее всего, даже направленные) для УКВ, либо то и другое одновременно.

И всё равно по сравнению с КВ это будет работать хреновенько.
Если только вообще будет.

Из чего мы понимаем, что столь нами любимые обитатели 151 палаты в решающий момент останутся без тактической связи. Гражданские УКВ игрушки свяжутся не далее 2-3 км, да и то кратковременно (батарей-паками все ли запаслись?), CB сработает только из авто, а вот когда начнётся драп, неотрывный от идеологии 151 палаты, связи уже не будет никакой совершенно.

Мастер Ласто

№ 9Проверено экспериментально, снова.

На той неделе с другом тестировали ещё раз его Баофенги в горной лесистой местности после дождя, в тёмное время суток, на 433 с копейками мегагерц, на штатной резинке. Дальность в пределах километра - слышно, далее затухание и потеря сигнала.

Первый Бао в яме, второй удалялся на машине на горку, с переездом через неё по извилистым горным дорогам. Пока была "прямая видимость" на подъёме, связь была. Как только машина миновала вершину, как отрезало. Лесной диапазон (145 с копейками) на штатных антеннах показал себя хуже, как это ни странно.

Конечно, если на горке поставить полноразмерную антенну для этих диапазонов, в ямах возле этой горы их могут услышать, либо на другой горке, а вот яма за второй горой будет недосягаема.

Также проверяли другую десятиваттную станцию на передачу, с приёмом на Баофенг. Получше, но не сильно, за горкой и она пропадает.

Так что это высказывание верно:
"Гражданские УКВ игрушки свяжутся не далее 2-3 км, да и то кратковременно (батарей-паками все ли запаслись?) ..."

Про СВ не скажу, не тестировали.

Вся беда с антеннами к Бао (штатными, дополнительно купленными) в том, что они могут быть не в резонансе на LPD/PMR («двойку» не трогаем, так как она, вообще-то говоря, под лицензией).

Тут уж как повезёт.
Если нет возможности настроить антенну по приборам.

На ютубе есть ролик, где радиолюбители бродили по рынкам Китая, брали все антенны подряд (в том числе и в фирменных магазинах Бао, что доставляет), и проверяли на портативном приборе а-ля «антенный анализатор» КСВ китайских поделий на 2/LPD/PMR.

Душераздирающее зрелище.
Для китайцев что морковка, что антенны - считаются в штуках.
Больше никакими характеристиками эти объекты не обладают.

Вряд ли комплектные антенны чем-то отличаются.

airsound

№ 10Частоты и метод передачи морзянки

Передавать морзянку предполагается SSB трансивером конструкции местного автора (с этого сайта)? На частотах 3.688 МГц или 3.59 МГц?

На 3.59 без SSB вещают телеграфом всякие PIXI. Но для этого надо знать морзянку и сдать на 1-ю категорию радиолюбителя. Но слать что попало нельзя.

Если не знать морзянку, то для её кодирования/декодирования нужно пользоваться каким-то софтом на компьютере или смартфоне. У меня давно были такие мысли. Получается по сути та же цифровая связь.

Тогда может проще вместо телеграфа использовать цифровую связь через SSB на частоте 3.59 через PSK31?

Скажем так, знание телеграфа требуется (а может уже и нет) от соискателя 1 категории, но знать его может радиолюбитель любой, в том числе и 2-3 категории. Заставить такого сдать экзамен на умение вести радиообмен со скоростью сколько-то групп в минуту права не имеют, но и запретить работать телеграфом тоже никто не может.

pixie стоят впритирку к 3.58, но чуть ниже. Потому как обычно пользуют кварц на 3.579545 МГц на поднесущую цвета «NTSC-M», он легко достаётся. Хотя где-то навалом на 3.59, 3.60, вполне такое может быть.

Поскольку телеграфом можно стучать на всём диапазоне, телеграфисты ничего не нарушают, вторгаясь в участки для цифры и SSB, но тем не менее стараются этого не делать. Просто посмотрите на ширину участка, например, для «цифры», там довольно тесно.

Ну и зачем людей стеснять ещё больше?
Радиолюбительская этика не позволяет.

Другое дело, что построив SSB канал на кварцах 3.579545 МГц, по факту получим полосу канала где-нибудь вблизи 3.5793-3.581 МГц, что определяется кварцевым фильтром.

Так как вся «цифра» живёт исключительно в USB, независимо от диапазона, придётся опорник поставить куда-нибудь на 3.579 МГц, поменяв LSB на USB. Тогда PSK31, обычно пищащий вокруг звуковой поднесущей 1 кГц плюс-минус немножко, попадает ровно в 3.58 МГц.

Насколько помнится, PSK31 строится на 3.58015 МГц в USB.
То есть вы почти попадаете в официальную «дырку» PSK.
И заведомо попадаете, если поставите поднесущую не 1, а 1.5 кГц.

А соваться с цифрой в SSB участок не стоит.
По регламенту цифры там не должно быть, ведь так?

AndrewKzn

№ 11Ре: Частоты и метод передачи морзянки

Я согласен с вашим утверждением по поводу морзянки и PSK31.

Частота 3.688 МГц разрешена для работы морзянкой. Если учесть тот факт, что это не самая популярная частота для неё и в основном используется для связи голосом, то короткая передача морзянкой никому не должна мешать. К тому же не все знают морзянку и могут не обращать внимания на передаваемое содержимое.

Поэтому в принципе можно передавать что угодно и без позывных. Так как передача будет QRPP мощностью да ещё в походных условиях на не полностью согласованную антенну или на штырь, то местная связь в радиусе 5-100 Км никому не должна мешать.

Для PSK31, RTTY и т.п. интересен трансивер Digi-80 мощностью 0.5 Вт на частоты 3579.5-3581 кГц unlis.ru и ra1ohx.ru

Я пока его не собирал, но хочу попробовать.
Тогда точно смартфоном можно передавать текст, файлы и т.д.

Ну вообще-то любители работают в привычной им сетке, конкретно тут они будут стараться вставать на 3.690 МГц. Любая морзянка, пищащая в динамике на 2 кГц, слышна прекрасно, и очень мешает. Причём 1 Ватт на диполь, повешенный низко, в стиле NVIS, замечательно слышно по области, радиусом в 200-300 км. В вечернее время, естественно.

Так что о «немешательстве» сказано сильно.
Это, конечно, совсем не так.
У любителей обычно очень хорошая аппаратура по чутью. И антенны.

Теперь что касается поделий на LA1185 и аналогах этой схемы.

Дело в том, что местный автор много экспериментировал с этим чипом, и знает его как облупленного, каждый его каскадик. Чутьё по 4 ноге просто никудышнее, и есть подозрение, что импеданс по этому входу (более 4 ком) плохо согласуется с подобием кварцевого фильтра.

И уж совсем никакого согласования не получится с УВЧ на первой ноге - там импеданс 50 Ом, или близко к тому. Отчего УВЧ включен не перед смесителем, а за ним.

Местный автор терзал все основные исполнения кварцевых резонаторов на предмет сотворения из них многозвенных кварцевых фильтров, и не похоже, что нарисованный на схеме вариант гарантированно согласован. Проходную АЧХ тракта нам не показали.

С кварцевым фильтром на передачу, судя по сопротивлениям источника и нагрузки, похоже, дела обстоят лучше, но есть сильные сомнения, что лестничный фильтр на двух кварцах хоть насколько-то эффективный. Потому обязательно будет «зеркалка», и на приём, и на передачу.

Давайте посмотрим АЧХ трехкварцевого лестничного фильтра от радиотракта PSK трансивера Warbler - там всего лишь вот такое:

Избирательность 30 dB (а тут не более 20 dB) - это печально.

Да, конструкция простая, но не стоит на неё возлагать каких-то особых надежд и ожиданий. Это примерно как сверхрегенератор по сравнению с настоящим приёмником. Как-то оно работает, но в армию служить такое не возьмут. Или, как в песне поётся, таких не берут в космонавты.

Что же касается незнания морзянки толпой, отчего до неё не должно быть никому никакого дела, это отчасти так. Однако не забываем, что эфир в Стране под тотальным контролем, он целиком оцифровывается и анализируется. Причём сразу аж тремя разными организациями.

С этой точки зрения лучше общаться голосом в стиле «Вася, я Петя, задница случилась. Колесо подломил у деляны конопли, и глушак оторвал. Спасай-помогай, водкой напою», нежели пищать морзянкой какими-то непонятными служивым людям сокращениями. Второе привлечёт больше внимания.

И, кстати, фабула «чтоб никто ничего не понял» совершенно не работает на любительских диапазонах. По регламенту шифрование и любые виды стеганографии запрещены. А не то станете «англицким шпиёном», а 37 год уже вот совсем близко. Судя по тому, что в телевизоре показывают.

AndrewKzn

№ 12Частоты КВ для трансивера 151

Благодарю за ответ.
С содержимым ответа местного автора согласен.

Я сделал End-Fed антенну конструкции местного автора (на 80 метров). Повесил её с юга на север в стиле Inverted V низко над землёй в сельской местности. Оба края на высоте 3 метра, а центральная точка (15 метров от точки запитки) на высоте 4.5 метра.

Прослушивал эфир через RTL-SDR V3 приёмник.

На частоте 3.688 LSB почти никого. Пытались появиться сигналы радиолюбителей, но настолько слабо, что разобрать ничего не возможно. На 3.690 точно никого. А вот на 3.685 громко и чётко идут QSO на 700 км.

На частоте 3.5795 нет ни морзянки, ни цифровых пакетов в USB. На 3.5810 тоже тишина. Есть уровень фона, отличный от шума, но разобрать какие-либо передачи невозможно. Поэтому частота 3.5795 привлекательна для цифровых видов связи. Особенно QRPP.

P.S.
Я точно знаю, что через 2-10 лет не будет вообще никакой связи кроме радиосвязи на КВ. Даже интернета не будет, поэтому прорабатываю работу на КВ. Конструкция приёмника "151" идеально подходит для моих целей!
Сердечно благодарю местного автора за общественно-полезный труд!

Хорошо бы сравнить свои ощущения с каким-нибудь местным Web-SDR приёмником, ежели таковой поблизости есть. RTL-SDR донгл не является девайсом профессионального уровня, по нему не стоит ориентироваться.

А вот Web-SDR с обычно 14-битовой оцифровкой для анализа загруженности диапазона больше подходит. Если высокие технологии всё правильно кажут, ближайший к вам Веб-СДР ra4ptj.ru В 220 км, но похоже, ничего ближе нет.

AndrewKzn

№ 13Усилитель Мощности с Али

Наверное это самая лучшая статья, которую я читал.
Вам бы в университете преподавать.

Вопрос по УМ:

1. Хватит ли мощности формирователя SSB раскачать этот усилитель с алиэкспресс: ru.aliexpress.com
2. Как регулировать выходную мощность усилителя?
3. Стоит ли вообще заказывать этот усилитель?

Лот оговаривает чувствительность по входу 1-5 мВт.
Перевод в Вольты даёт 630-1400 mVpp на входе (Link).
Формирователь SSB выдаёт что-то около 200 mVpp.
Этого недостаточно.

Однако, смотрим официальную схему (кликабельно):

На ней чувствительность обозначена как -10 dBm, то есть 200 mVpp. Этого уже достаточно (формирователь SSB примерно столько и выдаёт). А ежели убрать аттенюатор 3 dB на входе схемы, то чувствительности -13 dBm (140 mVpp) хватит совершенно точно.

Регулирование мощности никогда не делается в усилительных каскадах. Регулируемый аттенюатор по входу спасёт ситуацию. На схеме показан пример такого подхода.

Местный автор не стал бы сходу покупать сию неведомую зверюшку. Из ценника понятно, что только ферритовые бинокли должны стоить больше, так что все транзисторы в наборе, вероятно, просто отбраковка, либо откровенный фальсификат. Как вариант, неликвиды (на форумах пишут, что зачастую транзисторы с ржавыми выводами, а то и откровенная подделка).

С другой стороны, привыкнув к розничным ценам, мы можем впасть в заблуждение. Люди посчитали стоимость деталей по оптовым ценам, и получилось 5 баксов. Ежели оно так и есть, то цена оправдана, и это можно попробовать купить.

Олег

№ 14Удивительно толково

Периодически на разных форумах возникают темы про связь в тайге и глуши. Типа такого cqham.ru

Обычно с того толку нет, но тут водятся спецы. Они сразу назвали частоты 2-3 мгц оптимально, или 80 метров от безысходности. Полную антенну на длину волны, висящую низко. График связи 10 часов утром 20 вечером. Радиус порядка 100 км.

Рад, что ваша кандидатская диссертация :) говорит о том же. Как говорится, картинка сложилась. Самое ценное вступление, остальное мне пока мало понятно. Но спасибо и за то.

Да, небесполезная тема форума.
Вот что там внезапно обнаружилось интересного.

Есть такая страна, Новая Зеландия.
Фактически это два больших острова, и тысячи мелких.
Большие острова гористые, там много туристов и (внезапно) охотников на оленей.

Хотя какой-то местный аналог МЧС там тоже имеется, как обычно, пока не установлено точно, где и что случилось, помочь спасатели ничем не смогут. В горных ущельях сотовая связь невозможна, про спутниковую до последнего времени говорить и вовсе было бестолку.

Между тем люди калечились и гибли, что в горах обычное дело. Но местные энтузиасты ещё в 60-ые годы начали применять аварийную КВ связь, и небезуспешно. Никакая другая в таких условиях просто не работает.

Поскольку государство вменяемое, оно вошло в положение, выделило несколько грантов на создание аппаратуры, и пару частот вблизи 3.3 МГц. Это прямо по центру 90-метрового вещательного диапазона, на минуточку. Но для NVIS частоты подходят хорошо, так что на формальности просто плюнули - жизнь людей дороже. Во вменяемом государстве, естественно.

И теперь каждому уходящему в горы предлагалось взять напрокат SSB КВ радиостанцию с фиксированной частотой, габаритами и весом примерно как у кирпича. Плюс полноразмерный диполь.

По деньгам суточная аренда заявлена $5.
Это и есть цена безопасности.

При этом от охотника / туриста / скалолаза не требуется обладание радиолюбительской лицензией, с него не спрашивают справку от психиатра, допуск от ФСБ, и тому подобные вещи. Хотя выдают по сути дела в неконтролируемое пользование передающее устройство на радиовещательный диапазон. О как.

Технически SSB передатчик имеет выходную мощность всего-то 1 Ватт, но с полноразмерной антенной через механизм зенитного излучения с 98% вероятностью он связывается с базовой станцией (100 Ватт) на расстоянии до 300 км.

Вот как выглядит самая старая и брутальная версия радиостанции:

Фактически это ровно то же самое, чем мы тут занимались.

Такую рацию предписывается развёртывать раз в сутки, и выходить на контрольный сеанс связи. Базовая станция снабжает прогнозом погоды, передаёт и принимает персональные сообщения, соединяет с телефонной сетью (на тангенте более современных моделей есть кнопки DTMF для набора номера).

Ещё живы три сайта, оставленные потомкам:

1. cnimrs.org.nz
2. wmrs.org.nz
3. mountainradio.co.nz

Система отслужила своё, и прекратила работу на одном из островов в 2009 году, а на другом в 2017. Сейчас КВ радиосвязь заменена более понятными юзеру аварийными буями на 406 МГц (работают через спутник) и спутниковыми же терминалами.

Местный автор был впечатлён вниманием государства к проблемам людей, а так же тем, что государственная бюрократическая система вообще пошла на контакт с всего лишь энтузиастами, на которых обычно всем глубоко наплевать.

Ну а выделение этим энтузиастам частотного диапазона, да ещё и с делегированием его использования вообще кому попало, это уже за пределами понимания. Ну не может такого быть.

Однако, было же ж.

Мамин Сибиряк